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评估套管可靠性以及相关的案例史

June 3, 2016 • Bushings, 最近文章汇总

树脂浸渍绝缘纸 (RIP) 套管现在已成为 许多工程应用的既定解决方案。虽然这 类套管常常被认为 “免维护”, 但仍然必 须在投入运行之前以及运行后定期监测 这些套管的部分参数。此外, 鉴于与油 浸纸绝缘套管不同, 树脂浸渍纸套管的 电容器是实芯的, 评估上述套管的可靠 性要求熟知某些物理参数。 本文基于HSP Hochspannungsgeräte 公司Bernhard Heil在德国穆尼黑召开 的2015 INMR国际大会 (2015年10月) 上一篇文章的校订版本, 探讨了上述评 估的相关参数。文章也给出了现场实例 以阐释如何对这两种套管技术进行可靠 性评估。

树脂浸渍纸 (RIP) 技术现在实质上可以应用于电力行 业中所有的套管中。但由于电容器芯是固体的, 不含 OIP套管中的油, 在评估操作可靠性中存在很大差异。 例如, 溶解气体分析 (DGA) 是总所周知的评估OIP套 管状态的一种方法。然而, 用缓冲层之间的局部击穿对 这些套管进行诊断更难。这是由于故障机理可能在相 邻两次离线测量之间发生。因此, 有可能在发生突然和 快速完全击穿之前检测不到任何异常。 相比之下, 在RIP套管的情况下, 局部击穿和剩余电容器 芯之间没有相关作用。由于电容器芯是固体材料, 任何 局部击穿都被限定在某个特定位置。因此, 第一次局部 击穿后RIP套管的剩余寿命通常比OIP套管长得多。这 意味着离线检修中检测局部击穿或许是用来评估运行 可靠性的一个充分参数。 除了电容量, 套管的功率因数也是诊断评估的一个充分 参数。但是由于电容器芯的设计不同, 影响OIP和RIP功
不同类型RIP套管示例。 评估套管可靠性以及相关的案例史 评估套管可靠性以及相关的案例史 fig2

不同类型RIP套管示例。

Reliability of Bushings & Related Case Histories 评估套管可靠性以及相关的案例史 评估套管可靠性以及相关的案例史 fig1
中国±800kV 楚雄变电站RIP 变压器及穿墙套管 。 评估套管可靠性以及相关的案例史 评估套管可靠性以及相关的案例史 fig3

中国±800kV 楚雄变电站RIP 变压器及穿墙套管 。

 
RIP套管在第一 次局部击穿后的 剩余寿命通常比 OIP套管长得多, 这意味着离线检 修中检测局部击 穿或许是用来评 估运行可靠性一个充分参数。
率因数的参数是不同的。对于每一次 的评估,必须考虑环境条件的影响 (例如杂散电容, 温度) 。对于OIP和 RIP, 一些参数受影响的方式是相同 的,而其他参数受影响的方式则是不 同的。因此,理解这些影响参数对于 每次评估是很重要的。
套管的基本设计 最典型的套管设计是OIP套管装配 瓷绝缘子, 而RIP套管装配有复合绝 缘子护套。电容器芯的制造采用连 续卷绕的纸,与此同时将铝箔插在 精确位置处利用电容分级来缓和电 场。卷绕后, 电容器芯在真空和加
热条件下浸渍在环氧树脂 (RIP) 或 油(OIP)中。 通常, 用泡沫填充RIP套管电容器芯 与外部复合外绝缘子之间的间隙。 由于硅橡胶护套的憎水性,通常没有 必要在电气测量之前清洗。
 
装配瓷绝缘子的OIP套管 (左); 装配复合绝缘子的RIP套管。 评估套管可靠性以及相关的案例史 评估套管可靠性以及相关的案例史 fig 4

装配瓷绝缘子的OIP套管 (左); 装配复合绝缘子的RIP套管。

老化 在正常运行条件下,套管的老化是 由超出额定电压的任何过电压的电 应力引起, 例如由雷电冲击或开关 操作引起的过电压。而令人无法接 受的极高过电压以及热应力和湿气 侵入可以加速老化。 OIP绝缘系统对过热尤其敏感。例如, 温度升到高于最大运行温度6K将导 致正常运行寿命减半。此外,湿气侵入
  围绕导电杆卷绕的纸和铝箔。
也对运行寿命产生显著的负面影响。 事实上,如果绝缘已经严重老化,继 任何局部击穿后整个系统可能发生 故障。如果套管起火并危及变压器, 可能导致灾难性故障。 评估OIP和RIP套管的相关参数。 众所周知,功率因数和DGA都是用 来评估OIP套管运行可靠性的充分参 数。但是正如前面所讨论的,RIP套管 的相关参数是不同的,因此,理解这些参数及其可能产生的影响很重要。
局部击穿导致主电容C1升高, 其升 高的程度取决于短路的缓冲层占全 部缓冲层的比例。套管的电压水平 越高, 单独一次局部击穿情况下C1 的增加量越低。因此, 在任何评估中, 尤其是较高电压下,必须考虑影响电 容C1的参数。
装配复合绝缘子的RIP套管剖面图。 评估套管可靠性以及相关的案例史 评估套管可靠性以及相关的案例史 fig 5

装配复合绝缘子的RIP套管剖面图。

尽管评估对比OIP套管和RIP套管 时, 任何电容C1升高的相对重要性 不同, 但对于两种技术的影响参数 是相同的。电容C1的值受杂散电容 和温度的影响, 因为杂散电容是一个 几何参数, 保持结构的恒定, 使C1恒 定。所以, 套管安装到位后的 “指纹” 测量是后续测量的最佳参考。对于 OIP和RIP套管, C1的温度依赖性分 别是0.025%/K和0.04%/K, 这通常 在温差很大的情况下才有相关性。 对于离线测量, 测得的偏差大多轻 微, 可以忽略不计。 图1给出了老化OIP套管在烘箱中加 热到不同温度下的测试结果。将套 管由20°C加热到90°C, 0.025%/K的

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