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(chǔ)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(gè)電容屏，其中靠近一次繞組線 芯的屏稱(chēng)高壓屏或零屏，最后一個(gè)屏也是準(zhǔn)備接地的屏稱(chēng)為末屏或 地屏。零屏與末屏之間的電容屏將高壓對(duì)地分成 多個(gè)電容層串聯(lián)而 成的電容器，每個(gè)電容層之間電容量相等，承 受電壓也幾乎相等。 使整個(gè)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(jì)，通常用設(shè)計(jì)為多個(gè)長(zhǎng)度較主屏較小的端屏（或副屏），電屏材料

2、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(chǔ)油柜、膨脹器等部件所構(gòu)成?；ジ衅鞯乃卸?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(guò)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(gè)主屏及端屏。高壓屏與一次繞組引出端連接，地屏運(yùn)行時(shí)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(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)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處的徑向電場(chǎng)強(qiáng)度按下

3、式計(jì)算:（2.3-71）式中，U一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(chǎng)強(qiáng)最大，當(dāng)r = R2時(shí)，即在外電極表面的強(qiáng)度最小。 R2與R1 相差越大，則場(chǎng)強(qiáng)差別也越大。對(duì)于66kV及以下的電流互感器，絕緣厚度不會(huì)很大，即R2和 R1相差較小，場(chǎng)強(qiáng)差別不是很大。但是，到了 110kV及以上，電流 互感器的整個(gè)絕緣厚度越來(lái)越大，也就是絕緣內(nèi)電場(chǎng)分布越 來(lái)越不 均勻，為保證絕緣內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)不致超過(guò)其本身耐電強(qiáng)度，勢(shì) 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?jī)蓚€(gè)電屏之間及其中間 的絕緣層就構(gòu)成 一個(gè)電

4、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(shí)，就構(gòu)成一個(gè)高電壓與地電位之間 由多個(gè)電容串聯(lián)的電容器。因?yàn)?，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(chǎng)強(qiáng)差別也大大縮 小。如果中間屏數(shù)量無(wú)限多，則各電屏表面場(chǎng)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(chǎng) 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(chēng)為電容均壓型油紙 絕緣，也常簡(jiǎn)稱(chēng)電容型絕 緣。2電容型絕緣的形式電容型絕緣依據(jù)繞組的形狀可以分為“ U形；正立吊環(huán)形及倒 立吊環(huán)形電容型絕

5、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(chǎng)，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(gè)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。端部保護(hù)措施有 兩大類(lèi)：一類(lèi)是端環(huán)，即在主屏端部設(shè)置環(huán)形電極，改善端部電場(chǎng)

6、； 另一類(lèi)是設(shè)置端屏(也稱(chēng)副屏)，就是在電屏部端 部在主屏間設(shè)立幾 個(gè)較短的端屏。端屏結(jié)構(gòu)有端屏間梯差相等，長(zhǎng)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(zhǎng)度不等的結(jié)構(gòu)。如圖45。圖2.3-45端屏結(jié)構(gòu)圖2.3-45( a)的端屏數(shù)為4個(gè)，端屏間厚度均為(d一主屏間絕緣厚度)，4個(gè)端屏長(zhǎng)度均為I，端屏梯差均為入。圖45 (b)端屏數(shù)6個(gè)，首個(gè)端屏間的厚度為di,其余端屏間的厚 度均相等為d2，每個(gè)端屏長(zhǎng)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(lèi)，一類(lèi)是金屬箔(鋁箔)，另一類(lèi) 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