[发明专利]一种提高直流电压互感器抗污秽闪烁能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高直流电压互感器抗污秽能力的方法，尤其是适用于提高直流工程中的直流电压互感器耐受污秽的能力，降低大雾天气、小雨天气等潮湿环境条件下直流电压互感器外部发生污秽闪络的概率。

背景技术

我国直流工程数量越来越多，直流换流站的直流电压互感器(实为带电容器均压的电阻式直流分压器，即阻容分压器)因结构和原理的缘故，导致发热元件(电阻分压器)产生的热量随着绝缘介质(绝缘油或绝缘气体)汇集到空心绝缘子内部的上端，使得直流电压互感器空心绝缘子内部上端和下端出现较大的温度梯度，视电压等级的不同，这种温差可达20K或30K以上。

直流工程中，换流站直流场一次电压的重要设备——直流电压互感器，用于直流线路电压监测和系统保护。习惯上称之为直流电压互感器的设备，实际上的主体是一系列单元电阻元件串联而成的电阻分压器1构成，见图1(直流电压互感器原理电路图)。

为了防止直流电阻分压器受各种暂态过电压(包括雷电过电压)的影响，通常在电阻分压器1上，并联均压电容器2。

根据电压等级的不同，组成的电阻分压器和电容分压器级数不同，图1以五级为例，其中最下端的一级称之为低压臂(R2，C2)，之上四级构成高压臂(R1，C1)。其中高压臂中的电阻R1＝R11+R12+R13+R14，高压臂电容C1＝C11//C12//C13//C14。一次电压U1作用于高压臂(R1，C1)，低压臂(R2，C2)输出电压U2用于连接二次系统。

每一级的单元电阻电容元件(如R11，C11)，有可能是多个更小的单元元件组成(如，R11＝R111+R112+R113+-+R11n，C11＝C111//C112//C113//-//C11n)，见图2。有的单元电阻元件采用网格模式绕制，单元电阻是一个整体结构。

为了满足电阻分压器及其均压电容器的绝缘水平及其它电气、机械性能要求，电阻分压器1及其均压电容器2被安置在空心绝缘子3内部，上部用法兰4封装，下部由基座5封装并支撑。空心绝缘子3内部充满绝缘介质6(绝缘油或者绝缘气体)，示意图见图3。直流电阻分压器1在电压的作用下产生有功损耗，然后转换为热量。热量随着绝缘介质上升至上部，造成空心绝缘子3内部的上端温度高于下端，在空心绝缘子内部形成温度梯度。电阻分压器1的功耗越大，发热越严重，上端与下端的温度梯度越大。电阻分压器1的材料是金属，电阻值与温度有关，这种温度梯度越大，对电阻分压器的误差性能影响也越大。为了降低电阻发热产生的损耗，设计上希望提高电阻分压器1的电阻值，减少发热量。但是，电阻值太小，空心绝缘子3外表面潮湿状态下的泄露电流产生的分流效应同样会对电阻分压器的误差特性产生影响。实际工程设计上，直流电压互感器的电阻电流取值通常为1mA左右。

空心绝缘子3外表面暴露在大气环境下，日积月累容易聚集污物，特别是在直流电场作用下，这种污物的聚集速度和程度会比交流电场更严重。干燥的污秽物电导率比较低，直流工作电压作用下的直流电压互感器空心绝缘子从上端到下端的电位分布，主要受内部电阻分压器的电压分布制约，呈现比较均匀的状态。

遇上大雾或小雨前期，空心绝缘子3表面聚集的污秽物受潮，电导率增大，可能导致空心绝缘子3外表面的泄露电流增大，严重时会接近或大于电阻分压器1通过的工作电流。这种情况，空心绝缘子外侧的电位分布受空心绝缘子外表面污秽程度及潮湿状态影响，湿度较大的区域，电导率高，泄露电流产生的电压降就小，呈现出的电位分布梯度就小；湿度较小的区域，特别是因内部温度较高的区域导致外部相对干燥的上端区域，电导率小，泄露电流产生的电压降就高，呈现出的电位分布就大。

潮湿环境条件下，由于电阻有功损耗导致空心绝缘子上部温度高于下部，相对空心绝缘子外部的下部，其上部(特别是顶部)容易出现相对干燥的区域，导致上部电场强度高于下部。当这种电场强度分布畸变到足以游离空气的时候，空心绝缘子外侧就会发生闪络现象(即污秽闪络现象)，严重时会导致空心绝缘子外侧上下之间发生击穿故障。

因此，有必要设计一种能够提高直流电压互感器抗污秽闪烁能力的方法，以满足工业应用需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决现有直流电压互感器由于内部上端和下端有较大的温度梯度，导致的电压互感器外部表面污秽情况严重，且容易被击穿的问题，而提出一种提高直流电压互感器抗污秽闪烁能力的方法。