電容型電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)基本原理

1、電容型電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)基本原理正立式電容型絕緣電流互感器由器身、油箱、儲油柜、瓷套 及膨脹器等幾大部件構(gòu)成，器身的一次繞組為“ U字形，導(dǎo)體 根據(jù)額定電流的大小而有鋁管、 銅管或扁銅線等形式。 一次繞組 用高壓電纜紙繞纏全部主絕緣， 絕緣中設(shè)有多個電容屏， 其中靠 近一次繞組線芯的屏稱高壓屏或零屏， 最后一個屏也是準(zhǔn)備接地 的屏稱為末屏或地屏。 零屏與末屏之間的電容屏將高壓對地分成 多個電容層串聯(lián)而成的電容器， 每個電容層之間電容量相等， 承 受電壓也幾乎相等。使整個絕緣強(qiáng)度均勻，絕緣利用率提高。電 容屏的端部有改善絕緣局部放電的端部保護(hù)設(shè)計， 通常用設(shè)計為 多個長度較主屏較小的端屏（或副屏

2、），電屏材料一般為鋁箔或 半導(dǎo)體紙帶。倒立式電容型絕緣電流互感器由底座、 瓷套、 倒立吊環(huán)形電 容型絕緣器身、儲油柜、膨脹器等部件所構(gòu)成。互感器的所有二 次繞組組合后集中裝配在一鋁殼中（或其他金屬殼），二次繞組 引線通過聯(lián)接在鋁殼上的引線管引至下部的底座上。 鋁殼及引線 管的外表面即電容型絕緣的電屏（或者另設(shè)電屏），在其上用絕 緣性優(yōu)良的電纜紙（平紋紙）或皺紋紙纏繞全部主絕緣。絕緣中 設(shè)多個主屏及端屏。 高壓屏與一次繞組引出端連接， 地屏運(yùn)行時 接地。電容屏材料一般為半導(dǎo)體紙帶或纖維帶。1 圓柱形電場的電場強(qiáng)度對于已知內(nèi)電極半徑為 R1，外電極半徑為R2的圓柱形電容 器，絕緣介質(zhì)中任一半徑 r

3、 處的徑向電場強(qiáng)度按下式計算：（ 2.3-71 ）式中，U加在兩電極之間的電壓。由（ 2.3-7 1 ）式可以看出，當(dāng) r = R1 ，即在內(nèi)電極表面的 場強(qiáng)最大，當(dāng)r = R2時，即在外電極表面的強(qiáng)度最小。R2與R1相差越大，則場強(qiáng)差別也越大。對于 66kV 及以下的電流互感器，絕緣厚度不會很大，即 R2 和R1相差較小，場強(qiáng)差別不是很大。但是，到了 110kV及以上， 電流互感器的整個絕緣厚度越來越大， 也就是絕緣內(nèi)電場分布越 來越不均勻， 為保證絕緣內(nèi)的場強(qiáng)不致超過其本身耐電強(qiáng)度， 勢 必要增加絕緣厚度， 絕緣材料的利用率降低。 如果在較厚的絕緣 層中，設(shè)置一些中間電極（電容屏），每兩個

4、電屏之間及其中間 的絕緣層就構(gòu)成一個電容器。當(dāng)內(nèi)電極（電屏）與電流互感器一 次繞組高壓端連接， 靠近二次繞組外電屏與地連接時， 就構(gòu)成一 個高電壓與地電位之間由多個電容串聯(lián)的電容器。 因?yàn)椋?每一電 容器之間的內(nèi)電極與外電極半徑大大減少， 所以絕緣層中內(nèi)外電 極表面的場強(qiáng)差別也大大縮小。 如果中間屏數(shù)量無限多， 則各電 屏表面場強(qiáng)幾乎相等， 絕緣介質(zhì)得到充分利用。 但實(shí)際中間電屏 數(shù)為有限的， 各電屏表面的場強(qiáng)也不僅相等， 但限制在一定的差 別范圍內(nèi)。在油浸式電流互感器中，電容屏間的絕緣是油浸紙， 故這種絕緣結(jié)構(gòu)稱為電容均壓型油紙絕緣，也常簡稱電容型絕緣。2 電容型絕緣的形式電容型絕緣依據(jù)繞組

5、的形狀可以分為“ U形；正立吊環(huán)形 及倒立吊環(huán)形電容型絕緣，通?！?U形和倒立吊環(huán)形應(yīng)用較普 遍，其原理結(jié)構(gòu)如圖2.3-43及2.3-44?！?U形電容型絕緣全 部包在一次繞組上，而倒立吊環(huán)形絕緣全部包在二次繞組上。3 端部保護(hù)電容型絕緣電容屏的端部是極不均電場， 理論分析得出， 端 部的起始局部放電電壓 u1與屏間絕緣厚度d有如下的關(guān)系：（2.3-72 ）式中， A 是一個常數(shù)。由式（ 2.3-72 ）可知，如果減小屏間 厚度，在保持絕緣總厚度不變的情況下， 則起始局部放電電壓將 提高。為提高互感器的局放水平，在保證一定的主絕緣厚度下， 不至使主屏間厚度太薄， 而在電容屏端部采取保護(hù)措施。

6、端部保 護(hù)措施有兩大類：一類是端環(huán)，即在主屏端部設(shè)置環(huán)形電極，改 善端部電場；另一類是設(shè)置端屏（也稱副屏），就是在電屏部端 部在主屏間設(shè)立幾個較短的端屏。端屏結(jié)構(gòu)有端屏間梯差相等， 長度也相等的結(jié)構(gòu)。也有端屏間梯差相等，但屏間厚度不等，端 屏長度不等的結(jié)構(gòu)。如圖 2.3-45 。圖 2.3-45 端屏結(jié)構(gòu)圖2.3-45（ a）的端屏數(shù)為4個，端屏間厚度均為（d主屏間絕緣厚度），4個端屏長度均為I，端屏梯差均為入。圖2.3-45 （b）端屏數(shù)6個，首個端屏間的厚度為di,其余端屏間 的厚度均相等為d2,每個端屏長度都不等，依次為11、I2?ln , 端屏間梯差相等。圖2.3-45 （ a）的結(jié)構(gòu)通常用于主屏間厚度較 小的電容型絕緣，而2.3-45 （b）的結(jié)構(gòu)一般用于主屏間厚度較 大的電容型絕緣。4 電屏材料電屏的材料一般有兩大類，一類是金屬箔（鋁箔），另一類 是半導(dǎo)體紙或纖維帶（例如亞麻布）。作為主屏用的鋁箔需要打 孔，有利于絕緣干燥。半導(dǎo)體紙有整體型半導(dǎo)體紙，也有表面型 半導(dǎo)體紙。整體型半導(dǎo)體紙是用絕緣紙漿混合半導(dǎo)電材料制成， 而