電壓互感器絕緣老化的危害

    在互感器設計中，絕緣部分一般采用傳統(tǒng)的設計方法，即采用檢驗統(tǒng)計的方法確定互感器絕緣的壽命。近年來，互感器絕緣設計方法中出現(xiàn)了現(xiàn)代的設計方法，如有限元分析法、可靠性設計技術和優(yōu)化設計技術，并且借助計算機技術的發(fā)展，使用大型專業(yè)分析優(yōu)化軟件進行分析設計，采用現(xiàn)代設計方法得到的方案比利用傳統(tǒng)設計方法設計出的方案更加經(jīng)濟合理。由于現(xiàn)代設計方法還處于發(fā)展之中，現(xiàn)代設計方法的具體內(nèi)容難以確定，但目前己有多種比較成熟的方法，概括起來有:優(yōu)化設計、有限元分析、可靠性分析、造型設計、價值工程、設計專家系統(tǒng)；計算機輔助設計等。而且這些方法交叉運用，可以構成多種具有*應用對象的方法，如可靠性優(yōu)化設計等。
 一、電壓互感器的絕緣結構
電壓互感器按絕緣介質(zhì)分有干式、澆注式、油浸式和氣體式四類，電壓互感器的絕緣結構按照電壓等級的不同、使用環(huán)境的不同采取不同的方式。通常測量用的低電壓互感器是干式，高壓或超高壓密封式氣體絕緣(如六氟化硫)互感器也是干式。澆注式適用于35kV及以下的電壓互感器，35kV以上的產(chǎn)品均為油浸式。其中，環(huán)氧樹脂澆注式互感器與傳統(tǒng)的油浸式、充氣式互感器相比，具有無油、無氣、無外殼、終身免維護、絕緣性能好等優(yōu)點，是目前世界上普遍使用的一種互感器。
1、干式絕緣結構
-　干式絕緣結構制造簡單、成本低廉，但絕緣強度不高，所以采用這種結構的電壓一般不超過380V。導線采用QZ型漆包圓銅線，絕緣結構所用的絕緣材料主要有：絕緣紙、玻璃絲布帶、酚醛塑料等。線圈與鐵心之間采用膠木或塑料骨架絕緣，層間絕緣以及一次與二次線圈之間的主絕緣，一般采用黃蠟綢或聚脂薄膜。儀用電壓互感器環(huán)形鐵心與線圈之間的絕緣，一般采用絕緣紙板，再繞一兩層玻璃絲帶、黃蠟綢或聚脂膜帶。干式結構簡單，但體積較大，只適用于低壓戶內(nèi)裝置，或者10kv及以下的儀用電壓互感器。
2、澆注式絕緣結構
所謂澆注式絕緣是指由樹脂、填料、顏料及固化劑等按一定比例混合后，澆注到裝有互感器的一、二次繞組及其他零部件的模具內(nèi)，經(jīng)固化成型所形成的固體絕緣。固化成型的混合膠既固定了各相關零部件，又是互感器的主絕緣。澆注絕緣具有絕緣性能好、機械強度高、防潮、防火等優(yōu)點。樹脂混合膠在室溫或高溫下，具有較好的流動性，可以填充小的間隙，容易澆注成比較復雜的形狀，樹脂混合膠還具有很強的粘合作用，能把金屬和許多絕緣材料牢固地粘接在一起，是比較理想的互感器絕緣成型材料，目前廣泛應用于35kV及以下電壓等級的戶內(nèi)互感器。

目前我國互感器上普遍使用的樹脂有環(huán)氧樹脂和不飽和樹脂兩種。不飽和樹脂價格便宜，可常溫固化，澆注工藝簡單，但是其電氣和機械強度低，耐熱性較差；此外，不飽和樹脂的飽和蒸汽壓高，混合膠不宜真空脫氣，澆注時也不宜抽真空，澆注體內(nèi)有氣泡；不飽和樹脂的固化收縮率大，混合膠固化時容易開裂。因此不飽和樹脂只適用于低電壓的產(chǎn)品。環(huán)氧樹脂的固化收縮率小，飽和蒸汽壓低，適于在高溫、高真空下澆注，使混合膠的流動性更好，可以zui大限度地脫氣，從而得到性能理想的澆注體。
澆注式絕緣有半澆注和全澆注兩種:半澆注式是線圈單獨澆注，然后再裝上鐵心；全澆注式是線圈和鐵心裝好后一起澆注。環(huán)氧樹脂全澆注電壓互感器具有以下特點：(1)實現(xiàn)了無油化，保護了環(huán)境；(2)實現(xiàn)了免維護，節(jié)約了大量的人力物力及停電時間；(3)其制造材料均為不燃或耐燃自熄物質(zhì)，阻燃、防爆。

線圈對鐵心和地的絕緣都由樹脂承擔，澆注時要求不夾入氣泡或?qū)щ婋s質(zhì)。線圈層間絕緣采用電纜紙或復合絕緣紙。一次與二次線圈間的主要絕緣采用環(huán)氧樹脂筒、酚醛紙筒或經(jīng)過真空壓力浸漆的電纜紙筒。塑料澆注式結構緊湊，維護方便，適用于3～10kV的戶內(nèi)裝置。

環(huán)氧樹脂是一種早就廣泛應用的化工原料，它不僅是一種難燃、阻燃的材料，且具有*的電氣性能，后來逐漸為電工制造業(yè)所采用。澆注式電壓互感器結構緊湊，維護簡單，隨著戶外用樹脂的發(fā)展，亦將逐漸在35kV以上戶外產(chǎn)品上采用。澆注式電壓互感器按澆注形式分為半澆注式和全澆注式。其中，一次繞組和各低壓繞組，以及一次繞組出線端的兩個套管均澆注成一個整體，然后再裝配鐵心的是一種常用的半澆注式結構，優(yōu)點是澆注體比較簡單，容易制造，缺點是結構不夠緊湊，鐵心外露會產(chǎn)生銹蝕，需要定期維護;繞組和鐵心均澆注成一體的叫全澆注式，其特點是結構緊湊，幾乎不需維護，但是澆注體比較復雜，鐵心緩沖層設置比較麻煩。

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3、油浸式絕緣結構
在我國互感器中，目前油浸式電壓互感器占很大比重，其結構形式普遍用于35kV及以上各等級電壓互感器。較低電壓等級的戶內(nèi)產(chǎn)品也有采用這種結構的。油浸式電壓互感器可分為單級式和串級式兩種，單級式用于220kV及以下各電壓等級，串級式用于66kV及以上電壓等級。

油浸式電壓互感器的絕緣可分為:在油中的內(nèi)部絕緣和在空氣中的外部絕緣。主絕緣為一次繞組及高壓引線對鐵心或接地部分和對其他繞組的絕緣。串級式電壓互感器的鐵心與鐵心之間及鐵心與地之間的絕緣也視為主絕緣?？v絕緣為繞組的線匝間、層間、線段間的絕緣。
'4、氣體絕緣結構
:　SF6氣體無色、無味，具有較高的電氣強度，優(yōu)良的滅弧性能，良好的冷卻特性，不可燃，滅弧能力強，是一種*的絕緣物質(zhì)。將它用于電氣設備可免除火災的威脅，縮小設備尺寸，提高系統(tǒng)運行的可靠性。SF6金屬封閉式組合電器(GIS)的出現(xiàn)，縮小了戶外變電所的占地面積，提高了運行的安全可靠性。一般SF6氣體絕緣互感器用在GIS設備的配套設備中，互感器裝到GIS上以后，充滿SF6氣體，有著良好的絕緣性能。

SF6電壓互感器采用單相雙柱式鐵心，器身結構與油浸單級式電壓互感器相似，包括繞組端部絕緣、高壓引線絕緣、一次繞組與鐵軛、外殼等其他接地金屬件之間的絕緣。若是三臺單相電壓互感器裝在一個外殼內(nèi)，還包括相間絕緣。層間絕緣采用有緯巨制粘帶和聚酷薄膜，一次繞組截面采用矩形或分級寶塔形。引線絕緣根據(jù)互感器是配套式還是獨立式有所不同，目前國內(nèi)制造廠采用高壓引線與其它附件的SF6間隙來保證其絕緣強度。-

采用SF6氣體的互感器誤差穩(wěn)定，目前只生產(chǎn)接地型，單項式用于分相全封閉組合電器。三相由三臺單相互感器構成，用于三相共箱全封閉組合電器。另外還有獨立式單相SF6氣體絕緣互感器用于一般開敞式變電站。