检测CVT电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型及方法与流程

本发明涉及电容式电压互感器检测，尤其涉及一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型及方法。

背景技术：

1、电容式电压互感器(capacitive voltage transformer，cvt)与电磁式电压互感器相比，由于其绝缘强度高、体积小、重量轻、无铁磁谐振产生等优点，正逐渐取代电磁式电压互感器，广泛应用于电力系统中的电压测量、功率测量、继电保护和载波通讯。根据大量的研究和工程实践表明，随着cvt在电力系统中的大量应用，由于受设计制造经验、工艺水平、原材料及过电压等因素的限制，由cvt引发的电网故障是电磁式电压互感器的2倍。一旦cvt发生故障，将引起电能计量错误和保护装置误动作等事故，严重影响电能计量的准确、可靠和电网的安全。

2、电容式电压互感器由电容单元和电磁单元组成。经运行经验表明，cvt设备缺陷中电容单元故障最多。cvt中的电容单元主要为电容分压器，由于电容分压器由许多电容芯子元件串联构成，高、低压臂中部分电容芯子的击穿将导致测量结果准确度的下降，击穿数量过多甚至可能会导致贯穿性的损伤。铝箔电极边缘的电场畸变是电容芯子中最典型的缺陷，而引线片会加剧插入处的电场畸变，是cvt中局部放电和击穿的重要诱因。研究电容芯子中铝箔电极边缘、引线片插入对于电容器油中放电特性及其击穿的影响，有助于加深对膜纸复合绝缘放电机理的科学认识，并为有效评估电容芯子中极板边缘缺陷对电容式电压互感器绝缘的威胁提供参考。

3、在现有的用于测试膜纸绝缘的试验模型中，主要有两种思路：第一种是试品为膜纸复合叠压薄片，电极多为板-板电极，通过控制电极的直径，保证在膜纸内部优先发生贯穿性的击穿；第二种是采用模型电容器法，按照实际的cvt中电容芯子的组成结构，将铝箔电极、膜纸绝缘叠压、卷绕，制作微型的电容芯子试品结构。对于传统方法，前者完全忽视了膜纸绝缘在cvt电容单元中的真实电场形式，局部放电的发生位置也无法避免施压电极边缘的干扰；后者的样品制备流程需要专业的卷绕、叠压机器，成本高，且制作完成的试品电容量高，往往需用直流耐压试验代替交流耐压试验，这与cvt电容单元的实际工作电场形式截然不同，同时试品结构复杂，加压的方式难以还原工程上实际的引线片结构，对于击穿点的分布观察也不直观。综上，目前的试验模型并不能方便地深入探究cvt电容芯子中膜纸绝缘的损坏机制。因此，十分有必要发明一种能够还原电容芯子中铝箔电极缺陷和引线片插入影响、试品制作流程简单、成本低、操作简便的研究膜纸绝缘损坏机制的试验模型。

4、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型及方法，可以方便地模拟出cvt中电容单元实际的绝缘缺陷、能够控制实际电容器中铝箔电极边缘的处理方式和引线片的安装方式，并且能够方便地比较不同缺陷的耐压值和发生概率。本发明可为箔式电容器绝缘结构的设计、cvt设备绝缘试验技术的改进、电容器油中极板内部、边缘放电特性的研究等提供试验手段。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型包括，

4、腔体，其为容纳电容器油的密封结构，所述电容器油的上方具有空气层；

5、高压螺杆，其贯穿设置于所述腔体以施加高电压；

6、接地螺杆，其贯穿设置于所述腔体以接地；

7、电极系统，其设于所述腔体内，所述电极系统包括，

8、高压电极，其经高压铜箔引线连接所述高压螺杆，

9、接地电极，其经接地引线连接所述接地螺杆，高压电极和接地电极在其之间的电极间隙中产生电场，

10、千分头，其连接所述高压电极以测量和调节所述电极间隙的距离，

11、两组控距压板，其包括厚度和长度相等的有机玻璃板，所述有机玻璃板设有对应高压电极和接地电极的缺口以及用于固定压紧的螺孔，

12、聚酰亚胺支撑薄膜，其连接所述控距压板，聚酰亚胺支撑薄膜挖有与所述接地电极对应的槽孔，

13、单向辊，其卷绕连接膜纸试品；

14、膜纸试品，其包括，

15、电容芯子截取片段，其为切下的cvt的电容单元的上下铝箔电极且所述上下铝箔电极短边折边处理，以模拟铝箔电极结构，

16、弯折引线片，其将上下铝箔电极分别与高压电极和接地电极相连，

17、绝缘衬纸，其设于弯折引线片和聚丙烯薄膜之间，绝缘衬纸和弯折引线片模拟引线片处的处理方式。

18、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，高压电极和接地电极竖直布置于电容器油中，所述电极间隙距离可不大于8cm。

19、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，所述高压电极和接地电极、控距压板、聚酰亚胺支撑薄膜、单向辊均置于电容器油油面以下。

20、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，所述高压铜箔和接地引线不接触所述单向辊。

21、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，所述高压电极和接地电极为圆盘形，且边缘经过倒圆角处理。

22、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，高压电极和接地电极为铜或铝材料制成，倒圆角半径大于2mm。

23、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，所述缺口为弧形槽口，弧形槽口半径设置为7mm，圆心距控距压板竖直边缘5mm。

24、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，所述槽孔半径设置为4mm。

25、所述的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型中，所述控距压板的下压板、接地电极、聚酰亚胺支撑薄膜处于同一水平面。

26、一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型的检测方法包括以下步骤，

27、根据膜纸宽度f和铝箔电极宽度g选择控距压板的螺孔距离；

28、从电容芯子上切割条状电容芯子，将条状电容芯子中的上下铝箔电极在同一长度处进行切割，使其分为耐压部分和非耐压部分，对耐压部分铝箔电极的2条短边进行折边处理，后将2个弯折引线片插入，使其分别与上下铝箔电极直接接触，并通过弯折使其覆盖在电容芯子的上下外表面，在弯折引线片与聚丙烯薄膜间加装绝缘衬纸，形成膜纸试品；

29、膜纸试品浸渍于电容器油中，进行真空加热处理24h；

30、腔体注入电容器油，使其深度至少达到没过高压电极上方1cm；

31、膜纸试品放置于控距压板的下压板、接地电极、聚酰亚胺薄膜确定的平面上，控距压板压紧膜纸试品一端，然后将膜纸试品另一端卷绕在单向辊上，卷绕使其拉紧拉平，通过调整千分头使高压电极压紧接地电极，最后固定控距压板；

32、对高压电极和接地电极进行短路检验，若短路则调整试膜纸试品的位置，重新检验；若未短路，则分别将高压螺杆连接高压电极，接地螺杆连接接地电极；施加电压，进行检测。

33、在上述技术方案中，本发明提供的一种用于检测cvt的电容单元的膜纸绝缘损坏的试验模型，具有以下有益效果：本发明利用cvt电容芯子实物片段来模拟不同等级cvt电容单元膜纸绝缘结构；利用折边处理方式、引线片电极来模拟cvt电容单元内部的铝箔电极边缘电场畸变缺陷；通过调节高低压电极间的距离，可以控制膜纸绝缘中电容器油间隙的距离；通过观察试品表面击穿点的空间分布，可以轻松地比较不同电压形式下不同缺陷放电形式的不同。通过本发明，可以方便调整所研究电容芯子的膜纸绝缘搭配种类、比例和叠压顺序，制作出适用于实际工作电场条件的小电容值的电容芯子试验样品，以便更深入和全面地研究cvt中引线片压接式箔式电容器极板边缘缺陷引发的绝缘损坏机制。该模型可以方便地模拟出cvt中电容单元实际的绝缘缺陷、能够控制实际电容器中铝箔电极边缘的处理方式和引线片的安装方式，并且能够方便地比较不同缺陷的耐压值和发生概率。本发明可为箔式电容器绝缘结构的设计、cvt设备绝缘试验技术的改进、电容器油中极板内部、边缘放电特性的研究等提供试验手段。