摘要：容性设备末屏无损取样系统根据不同厂家、型号的末屏结构，设计了多种安全可靠的末屏下引连接方法，安全可靠、无损检测，具有独立完整的知识产权，填补了容性设备带电检测的空白。目前该项目已得到广泛应用，为容性设备状态评价提供了充足的数据支持，产生了显著的经济和社会效益，具有广阔的推广前景。
关键词：容性设备；无损取样；带电检测
0 引言
根据国家电网公司输变电设备状态检修试验规程，高压套管等容性设备的例行试验包含相对介损、相对电容量检测等相关项目。而目前变电站现场不具备检测条件，须将有关设备停电数小时进行测量，不仅耗费人力物力，而且造成大量供电损失。如能实现套管带电测试，可有效缩短主变停电检修时间，提高供电连续性。因此研究如何开展容性设备的带电检测，对有其运行状态进行诊断正成为高压试验专业的一项重要课题。本文根据现场设备结构，设计了多种安全可靠的末屏下引连接方法，实现了容性设备末屏电流的无损取样和带电检测，有效解决了这一问题[1]。
1 实施方案
本项研究的基本思路是研制高压套管等容性设备末屏下引接地系统，将末屏接地位置下引至合适地点，确保安全可靠，实现在不停电的情况下各种检测[2]，准确评估高压套管的绝缘性能。末屏下引系统的基本原理如图1所示。
图1 套管末屏下引原理图
1.1采用无损检测技术，实现“零损耗”测量
（1）设计专用末屏下引接头。研发人员根据不同套管末屏引出接头的结构特点，设计了不同的下引对接头[3]。以抚顺传奇公司生产的主变套管为例：传奇牌套管的末屏结构细长，容易折断，要求设计的末屏连接装置既能保证连接可靠，又能保证末屏结构的安全。为此，济南公司设计出了以导电芯、引出线固定装置和限位、调整绝缘衬套“三位一体”的专用接头。接头外周设置铜质前、后端盖，导电芯前端口采用导体弹簧限制导电芯压紧程度，在保证可靠的连接的同时防止导电芯对末屏引出接头造成损伤，实现了下引系统前端“零损耗”。适用于传奇公司套管的末屏下引接头设计如图2所示。
图2 套管末屏下引接头设计图
（2）选用合适载流线。采用6mm2的单股铜导线作为末屏接地电流载流线，不仅能承受最大末屏电流，而且相对于多股导线或者其他材质导线而言不易发生折断或损伤，实现了末屏接头与接地装置的可靠连接，确保了系统中端“零损耗”。
（3）采用专用压紧机构。在下引导线与接地装置的连接处，使用专用压紧机构固定导线及屏蔽管，防止取样时对载流导线的绝缘皮产生磨损。并且采用玻璃胶、软垫等材料对压紧机构进行密封，防止载流线受潮，实现了系统末端的“零损耗”。
（4）使用仿真工具测试仿真。项目研发人员使用Solidworks软件建立了末屏引出接头的有限元模型，运用有限元法对其进行静力结构强度计算。考虑极限情况，将60kg压力施加于引出接头末端。在60kg外载荷作用下，零件最大变形为63.2μm，位于其末端螺纹处；最大应力为68.4Mpa，位于前后端盖连接螺纹处；零件材料黄铜（H68）的强度极限为375Mpa，远大于所受最大应力64.8Mpa，说明设计的末屏引出接头具有足够的强度及刚度，可以在保证被检对象性能的前提下实现末屏接地电流的无损准确测量。端盖受力及变形仿真如图3所示。
1.2 采用串联小电感补偿，实现“零误差”测量
末屏下引系统载流线较长，其对地电容对相对介损等精确测量的试验结果会产生一定影响，在下引回路末端加入串联小电感补偿对地电容可保证测量精度。项目研发人员根据不同引线长度设计相应的补偿电感，避免测试电流幅值、相位偏移，保障带电检测数据的准确性，为故障诊断和状态评价提供可靠的数据支撑[4]。串联电感以载流线绕直径2cm的圆柱形模具缠绕而成，具有制作简单、维护方便的特点。现场安装人员首先根据下引线长度计算出对地电容的大小，然后制作相应的补偿电感。对于电感量明显补偿不足时，可对线圈加装铁芯进行强化。
1.3 采用无源降噪技术，保证可靠屏蔽
为解决信号干扰问题，末屏下引系统采用了对信号的全过程屏蔽保护：系统前端采用铜制前端盖、后端盖对导电芯等设备进行全方位保护，并对其形成了屏蔽层，防止外部干扰源对采样信号的初始干扰；系统中端采用一体式波纹管对单股铜导线进行围绕，对采样信号进行保护，防止电磁干扰；系统末端采用专用压紧结构对其进行密封、压紧，使用玻璃胶，软垫等工具进行密闭，防止雨水、雪对其进行损害，有效防止了进水、渗水。系统整体的信号屏蔽装置均未使用外界电源，可大大提高其屏蔽功能的可靠性，而且整套装置维护方便，成本低廉[5]。
2、取得成效
该成果的实施实现了对高压套管的带电检测，使得济南公司率先实现了所有类型一次设备带电检测的全覆盖，使日常检修工作更具有针对性，为设备状态评价提供了强有力的数据支持。项目自2016年1月起已在济南供电公司电网运维检修中得到了全面的应用，结合大型设备停电工作，已经在32台220千伏主变压器，42支穿墙套管上完成了末屏下引系统的安装工作。累计发现处理变压器套管受潮等重大缺陷3项，累计产生经济效益216万元。延长了设备的停电间隔，减少大修的工期，产生了显著的经济和社会效益。
参考文献：
[1]郭碧红，杨晓洪.我国电力设备在线监测技术的开发应用状况分析[J].电网技术，1999，23（8）：65-68.
[2]邹建明.在线监测技术在电网中的应用[J].高电压技术，2007，33（8）：203-206.
[3]包玉树，王建凯.变压器套管末屏的应用实例与分析[J].高压电器，2006，42（4）：315-316.
[4]韩金华，张健壮，王伟，等.电力变压器高压套管末屏接地方式问题探讨[J].变压器，2009，46（6）：64-67.
[5]陈润晶，王世阁.油浸电容式套管末屏故障分析及处理[J].变压器，2009，46（3）：63-68.
论文作者:李琮1,孙英涛1,付兆远1,许志元1,王万宝1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/25
标签：套管论文; 设备论文; 系统论文; 导线论文; 可靠论文; 电感论文; 屏蔽论文; 《电力设备》2018年第7期论文;