【摘 要】
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电流互感器作为电力系统中信号采集的关键设备,可为电力系统中二次计量和保护等设备提供准确的一次电流信号,以保证电力系统公平的电能贸易结算和安全可靠的运行。其中,浇筑式电流互感器由于体积小、维护周期长、安全环保等优势,在我国配网系统得到广泛应用。然而随着对计量、保护等信号可靠性要求的提高,电流互感器一旦发生故障,对一、二次设备的交互影响十分突出,严重威胁配电网的稳定运行。其中,由于绝缘缺陷和长时间带负
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电流互感器作为电力系统中信号采集的关键设备,可为电力系统中二次计量和保护等设备提供准确的一次电流信号,以保证电力系统公平的电能贸易结算和安全可靠的运行。其中,浇筑式电流互感器由于体积小、维护周期长、安全环保等优势,在我国配网系统得到广泛应用。然而随着对计量、保护等信号可靠性要求的提高,电流互感器一旦发生故障,对一、二次设备的交互影响十分突出,严重威胁配电网的稳定运行。其中,由于绝缘缺陷和长时间带负荷运行导致的绝缘损伤所引发的互感器故障占据了相当大的比例,成为亟需解决的关键性问题。本课题以配网用新型浇筑式电流互感器为研究对象,仿真计算了互感器瞬态电场和温度场分布并结合局部放电检测平台对不同类型的缺陷进行了局放测量。研究结果有助于揭示浇筑式电流互感器电、热绝缘劣化规律,为浇筑式电流互感器的内部缺陷检测以及绝缘优化设计提供一定的参考。论文的主要研究内容如下:(1)建立了配网用新型浇筑式电流互感器三维模型。仿真计算了配网用新型浇筑式电流互感器遭受雷电截波瞬态过电压时存在计及表面毛刺、内部气泡和附着金属颗粒缺陷时的电场分布,获得了雷电截波过电压下缺陷对互感器的绝缘损伤特性。研究结果表明,一次导杆表面存在毛刺缺陷时电场畸变最为严重,此时最大场强达到501kV/cm,远大于内部气泡和附着金属颗粒缺陷,雷电截波下毛刺缺陷的存在会严重危害互感器的纵绝缘。(2)采用频域-稳态的电-热耦合计算方法,仿真计算得到配网用新型浇筑式电流互感器在不同负载、不同环境条件下的温度场分布特性,并对互感器一次导杆进行了优化设计。研究结果表明,互感器主要热源一次导杆的温度分布为“抛物线”式,在最大负荷电流下的热点温度达到334K,温度梯度为2111K/m且最大温差和温度梯度差与外环境温度无明显相关性。互感器导杆芯径在18~20mm时,热点温度及温度梯度变化趋于稳定,满足A级绝缘的规范要求,为最适芯径区间。(3)搭建了互感器局部放电检测试验平台,采用脉冲电流和超高频的方法对互感器不同缺陷类型及不同缺陷条件下的局部放电进行了测量。研究结果表明,尖端毛刺缺陷更易畸变区域电场继而发生局部放电对互感器绝缘性能造成损伤。双针缺陷相比较单针而言会加剧局放程度,且局放剧烈度随双针间距的增大而逐渐减小。金属颗粒缺陷几乎无局放信号。
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