本實(shí)用新型涉及變壓器領(lǐng)域，特別是涉及一種套管模型制造系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，由于套管主絕緣內(nèi)部放電，絕緣性能劣化導(dǎo)致的500kV變壓器油紙絕緣套管爆炸事故頻發(fā)，事故現(xiàn)場燃燒猛烈、變壓器損毀嚴(yán)重，事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失，且存在人員安全隱患。

一般的，110kV及以上電壓等級的超特高壓套管(330kV～1100kV超特高壓套管)均采用電容式套管，其主絕緣為內(nèi)置一系列的鋁箔電極構(gòu)成的同軸串聯(lián)電容器，電容式套管主絕緣性能的優(yōu)劣是其絕緣可靠性的關(guān)鍵，因此，可通過對套管進(jìn)行主絕緣性能測試以避免超特高壓套管爆炸事故發(fā)生。然而，在實(shí)驗(yàn)室及工程實(shí)際中，對于330kV～1100kV超特高壓套管試驗(yàn)尤其對于500kV、750kV及1100kV等體積龐大的套管試驗(yàn)有很多不便，一方面高電壓等級套管尺寸過大，試驗(yàn)電壓過高、電流過大，使得試驗(yàn)成本過高，試驗(yàn)周期過長，測試操作困難，不利于絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能考核的高效進(jìn)行；另一方面，內(nèi)部放電、產(chǎn)氣情況看不見、摸不著，對實(shí)際高電壓等級套管內(nèi)部絕緣狀況的監(jiān)測較為困難，難以在試驗(yàn)中獲得套管內(nèi)部電場分布及放電規(guī)律。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)超特高壓套管測試成本高、測試周期長且測試結(jié)果監(jiān)測困難的問題，提供一種套管模型制造系統(tǒng)。

一種套管模型制造系統(tǒng)，包括：

上位機(jī)，用于確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)、各層電容極板的極板長度和層間厚度；

卷制機(jī)，與上位機(jī)連接，用于根據(jù)超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)和層間厚度數(shù)據(jù)對符合超特高壓套管模型的各層電容極板的極板長度的各層電容極板進(jìn)行電纜紙的卷制，形成超特高壓套管模型電容芯子；

烘干機(jī)，與卷制機(jī)連接，用于對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行干燥處理；

浸油裝置，與烘干機(jī)連接，用于對干燥后的超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行變壓器油浸漬處理；

裝配裝置，與浸油裝置連接，用于將浸漬變壓器油后的超特高壓套管模型電容芯子與外殼進(jìn)行組裝，形成超特高壓套管模型。

上述套管模型制造系統(tǒng)套管模型制造系統(tǒng)通過上位機(jī)確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)、各層電容極板的極板長度和層間厚度，卷紙機(jī)再根據(jù)超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)和層間厚度數(shù)據(jù)對符合超特高壓套管模型的各層電容極板的極板長度各層電容極板卷制電纜紙，形成超特高壓套管模型電容芯子，再對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行干燥、浸油及裝配工藝，完成超特高壓套管模型生產(chǎn)。上述套管模型制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超特高壓套管模型的生產(chǎn)，超特高壓套管模型體積小，測試方便，通過對超特高壓套管模型與原型進(jìn)行試驗(yàn)測量即可預(yù)測大型原型超特高壓套管的電氣特性及放電規(guī)律，能夠大大降低超特高壓套管主絕緣性能測試的試驗(yàn)成本、縮短試驗(yàn)周期、測試操作方便、測試結(jié)果監(jiān)測方便，為大型超特高壓套管的絕緣性能預(yù)測及優(yōu)化提供理論及試驗(yàn)支撐，以有效避免超特高壓套管爆炸事故發(fā)生。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，上位機(jī)包括輸入模塊、微處理器和輸出模塊；

輸入模塊用于獲取預(yù)設(shè)縮比系數(shù)和原型超特高壓套管的電容屏數(shù)、最高工作相電壓、第零層電容極板長度和層間厚度數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；

微處理器用于根據(jù)原型超特高壓套管的電容屏數(shù)和最高工作相電壓確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)；并根據(jù)預(yù)設(shè)縮比系數(shù)、原型超特高壓套管的第零層電容極板長度和層間厚度確定超特高壓套管模型各層電容極板的極板長度和層間厚度；

輸出模塊用于輸出電容極板層數(shù)、電容極板長度和層間厚度數(shù)據(jù)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括切割機(jī)，切割機(jī)與上位機(jī)連接，用于根據(jù)電容極板長度切割電容極板，使電容極板長度達(dá)到加工要求。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，干燥機(jī)包括干燥箱、第一加熱裝置和第一真空泵，第一加熱裝置和第一真空泵均與干燥箱連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，浸油裝置包括浸油罐、第二加熱裝置和第二真空泵，浸油罐內(nèi)裝有變壓器油，第二加熱裝置和第二真空泵均與浸油罐連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，浸油裝置還包括檢漏裝置，檢漏裝置設(shè)置在浸油罐內(nèi)，用于檢測超特高壓套管模型電容芯子是否漏油。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，超特高壓套管模型的第零層電容極板為導(dǎo)電桿，其它層電容極板為鋁箔極板。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，外殼為絕緣玻璃外殼。

附圖說明

圖1為一個(gè)實(shí)施例中套管模型制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例中干燥機(jī)對超特高壓套管模型進(jìn)行干燥處理的工藝流程圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例中浸油機(jī)對超特高壓套管模型進(jìn)行浸油處理的工藝流程圖；

圖4為一個(gè)實(shí)施例中套管模型制造系統(tǒng)生產(chǎn)超特高壓套管模型的生產(chǎn)流程圖；

圖5為一個(gè)實(shí)施例中仿真超特高壓套管模型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

請參閱圖1，一種套管模型制造系統(tǒng)，包括：

上位機(jī)110，用于確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)、各層電容極板的極板長度和層間厚度。

卷制機(jī)120，與上位機(jī)110連接，用于根據(jù)超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)和層間厚度數(shù)據(jù)對符合超特高壓套管模型的各層電容極板的極板長度的各層電容極板進(jìn)行電纜紙的卷制，形成超特高壓套管模型電容芯子。

烘干機(jī)130，與卷制機(jī)120連接，用于對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行干燥處理。

浸油裝置140，與烘干機(jī)130連接，用于對干燥后的超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行變壓器油浸漬處理。

裝配裝置150，與浸油裝置140連接，用于將浸漬變壓器油后的超特高壓套管模型電容芯子與外殼進(jìn)行組裝，形成超特高壓套管模型。

上述套管模型制造系統(tǒng)套管模型制造系統(tǒng)通過上位機(jī)確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)、各層電容極板的極板長度和層間厚度，卷紙機(jī)再根據(jù)仿真超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)和層間厚度數(shù)據(jù)對符合仿真超特高壓套管模型的各層電容極板的極板長度各層電容極板卷制電纜紙，形成超特高壓套管模型電容芯子，再對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行干燥、浸油及裝配工藝，完成超特高壓套管模型生產(chǎn)。上述套管模型制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超特高壓套管模型的生產(chǎn)，超特高壓套管模型體積小，測試方便，通過對超特高壓套管模型與原型進(jìn)行試驗(yàn)測量即可預(yù)測大型原型超特高壓套管的電氣特性及放電規(guī)律，能夠大大降低超特高壓套管主絕緣性能測試的試驗(yàn)成本、縮短試驗(yàn)周期、測試操作方便、測試結(jié)果監(jiān)測方便，為大型超特高壓套管的絕緣性能預(yù)測及優(yōu)化提供理論及試驗(yàn)支撐，以有效避免超特高壓套管爆炸事故發(fā)生。

在一個(gè)實(shí)施例中，上位機(jī)包括輸入模塊、微處理器和輸出模塊，微處理器分別與輸入模塊和輸出模塊連接。輸入模塊用于獲取預(yù)設(shè)縮比系數(shù)和原型超特高壓套管的電容屏數(shù)、最高工作相電壓、第零層電容極板長度和層間厚度數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器。具體的，輸入模塊包括鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏中的一種或多種。微處理器用于根據(jù)原型超特高壓套管的電容屏數(shù)和最高工作相電壓確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)；并根據(jù)預(yù)設(shè)縮比系數(shù)、原型超特高壓套管的第零層電容極板長度和層間厚度確定超特高壓套管模型各層電容極板的極板長度和層間厚度發(fā)送至輸出模塊，輸出模塊用于輸出電容極板層數(shù)、電容極板長度和層間厚度數(shù)據(jù)。具體的，輸出模塊包括顯示屏或無線通信模塊。

具體的，在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)試驗(yàn)需求及國標(biāo)GB/T156-2007《標(biāo)準(zhǔn)電壓》規(guī)定，選擇滿足試驗(yàn)條件并符合芯子場強(qiáng)控制要求的電壓等級(U₀)；根據(jù)制作的可行性，選擇與縮比模型縮比系數(shù)適合的較小規(guī)格的導(dǎo)電桿做為第零層電容極板，選定導(dǎo)電桿半徑，即第零層電容極板的半徑。同時(shí)，預(yù)設(shè)超特高壓套管模型的電場分布與原型超特高壓套管的電場分布偏差不大于±5％，根據(jù)原型超特高壓套管的場強(qiáng)分布特點(diǎn)，計(jì)算超特高壓套管模型的電容芯子徑向場強(qiáng)最大值、上臺階軸向場強(qiáng)最大值及下臺階軸向場強(qiáng)最大值的取值范圍，選取預(yù)估電容芯子徑向場強(qiáng)最大值、上臺階軸向場強(qiáng)最大值及下臺階軸向場強(qiáng)最大值確定超特高壓套管模型各層電容極板的極板長度和層間厚度。

微處理器根據(jù)原型超特高壓套管的電容屏數(shù)和最高工作相電壓計(jì)算超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)，具體電容極板層數(shù)的選擇如下：根據(jù)高電壓等級套管電容屏數(shù)(N_t)及最高工作相電壓(U_t)，利用相似性，超特高壓套管模型模型電容極板層數(shù)為N＝N_t/U_t×U₀。

微處理器根據(jù)預(yù)設(shè)縮比系數(shù)、原型超特高壓套管的第零層電容極板長度和層間厚度計(jì)算超特高壓套管模型各層電容極板的極板長度和層間厚度。

具體的，層間厚度選擇原型超特高壓套管的平均層間厚度。電容極板長度方面，第零屏電容極板長度L₀根據(jù)縮比系數(shù)計(jì)算獲得,即L₀＝L₀′×s(1)，其中L₀′為原套管模型第零屏長度。其余極板長度根據(jù)軸向場強(qiáng)分布的要求，由極板的臺階長度遞推計(jì)算公式獲得，公式為：

L_i＝L_i-1+λ_i上+λ_i下，(i＝1～n)； (2)

其中λ_i上為第i層極板的上極差，λ_i下為第i層極板的下極差。

具體的，上極差λ_i上、下極差λ_i上分別通過以下公式計(jì)算得到：

首先，根據(jù)層間厚度遞推公式計(jì)算各層電容極板的極板半徑，層間厚度遞推公式如下：d_i＝(r_i-r_i-1)*2，(i＝1～n)；(3)其中，d_i為第i層電容極板與第i-1層電容極板之間的層間厚度，r_i為第i層電容極板的極板半徑。

本實(shí)施中，層間厚度d_i為原型超特高壓套管的平均層間厚度，初始建模階段各層電容極板之間層間厚度相同，第零層電容極板的半徑即為導(dǎo)電桿半徑，由以上公式(3)遞推計(jì)算各層電容極板的極板半徑。

之后，根據(jù)預(yù)估電容芯子徑向場強(qiáng)最大值和各層電容極板的極板半徑通過徑向場強(qiáng)計(jì)算公式計(jì)算各層電容極板之間的分壓電壓ΔU_i。最后，根據(jù)軸向場強(qiáng)計(jì)算公式分別計(jì)算上極差λ_i上和下極差λ_i下。

進(jìn)一步的，在一個(gè)實(shí)施例中，微處理器通過上述公式計(jì)算各層電容極板長度和層間厚度后，還可以依據(jù)電容分壓原理及電場計(jì)算公式進(jìn)行迭代計(jì)算，調(diào)整電容極板長度及層間厚度，以使超特高壓套管模型的電場分布的最大值與原型超特高壓套管相近，最終確認(rèn)電容極板長度及層間厚度。

依據(jù)場強(qiáng)等效原則，超特高壓套管模型的徑向場強(qiáng)、上、下臺階軸向場強(qiáng)最大值均勻部位的最大值與實(shí)際高壓套管相似，根據(jù)真型套管各絕緣層電場分布曲線調(diào)整電容極板長度及層間厚度，使得超特高壓套管模型的電場分布的最大值與原型超特高壓套管相近，且偏差不超過±5％。各層電容極板的極板長度分別對應(yīng)高電壓等級套管上、下臺階場強(qiáng)最大值偏差小于±5％的原則調(diào)整；層間絕緣厚度方面，根據(jù)電容分壓原理，調(diào)節(jié)極板間的厚度使得芯子場強(qiáng)分布達(dá)到與真型套管場強(qiáng)分布相近的原則。

如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，上述套管模型制造系統(tǒng)還包括切割機(jī)160，切割機(jī)160與上位機(jī)110連接，用于根據(jù)電容極板長度切割電容極板，使電容極板長度達(dá)到加工要求。進(jìn)一步的，切割機(jī)160還與卷制機(jī)120連接，將切割后的電容極板傳送至卷制機(jī)。

在一個(gè)實(shí)施例中，卷制機(jī)120根據(jù)所述仿真超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)和層間厚度數(shù)據(jù)對切割機(jī)160切割好的各層電容極板卷制電纜紙，形成超特高壓套管模型電容芯子。具體的，超特高壓套管模型電容芯子的卷制方式與原型超特高壓套管的電容芯子的卷制方式相同，包括條卷、整卷、熱棍溫度等方式保持一致，以保證超特高壓套管模型和原型超特高壓套管在工藝上的一致性。

在一個(gè)實(shí)施例中，干燥機(jī)130包括干燥箱、第一加熱裝置和第一真空泵，第一加熱裝置和第一真空泵均與干燥箱連接。具體的，烘干機(jī)30對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行加熱干燥、低真空干燥及高真空干燥處理，以除去超特高壓套管模型電容芯子的含水量，干燥后超特高壓套管模型電容芯子的含水量為5％以下。

如圖2所示，在一個(gè)實(shí)施例中，超特高壓套管模型電容芯子放置在干燥箱內(nèi)，之后調(diào)節(jié)第一加熱裝置和第一真空裝置，分別對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行加熱干燥、低真空干燥和高真空干燥處理，具體加熱干燥的壓力為大氣壓，溫度為110±10℃；低真空干燥的壓力小于14Pa，溫度為110±10℃；高真空干燥的壓力大于或等于14Pa，溫度為110±10℃。完成高真空干燥處理后，干燥箱內(nèi)壓力恢復(fù)大氣壓，溫度降到50℃～60℃，電容芯子干燥處理結(jié)束，將超特高壓套管模型電容芯子移出干燥箱，進(jìn)入下一道工序。

在一個(gè)實(shí)施例中，浸油裝置140包括浸油罐、第二加熱裝置和第二真空泵，浸油罐內(nèi)裝有變壓器油，第二加熱裝置和第二真空泵均與浸油罐連接。具體的，浸油裝置在真空加熱條件下對干燥后的超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行變壓器油浸漬處理，使電容芯子充分浸漬變壓汽油。

進(jìn)一步的，在一個(gè)實(shí)施例中，浸油裝置140還包括檢漏裝置，檢漏裝置設(shè)置在浸油罐內(nèi)，用于檢測超特高壓套管模型電容芯子是否漏油。

如圖3所示，在一個(gè)實(shí)施例中，將干燥后的超特高壓套管模型電容芯子置于浸油罐內(nèi)，之后通過第二加熱裝置和第二真空裝置調(diào)節(jié)浸油罐內(nèi)的溫度及壓力，對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行檢漏和浸油處理。具體的，浸油裝置首先對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行加熱抽真空處理，除去超特高壓套管模型電容芯子電纜紙內(nèi)部的氣泡，保證超特高壓套管模型電容芯子能夠充分浸油，加熱抽真空處理的管內(nèi)壓力小于等于14Pa，溫度為75±5℃。之后，分別對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行負(fù)壓檢漏和保壓檢漏處理，以避免模型產(chǎn)品漏油，具體負(fù)壓檢漏的管理壓力小于或等于40Pa，保壓檢漏的管內(nèi)壓力不大于14Pa，保壓檢漏時(shí)長為5min～15min。檢漏處理后再對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行加熱抽真空處理，使浸油罐內(nèi)的壓力小于或等于14Pa，溫度達(dá)到75±5℃，去除電纜紙內(nèi)部的氣泡，之后將超特高壓套管模型電容芯子放入變壓器油中浸油，浸油溫度為75±5℃，浸油完成后，再次對超特高壓套管模型電容芯子進(jìn)行加熱抽真空處理，確保電纜紙內(nèi)部無氣泡，最后，進(jìn)行降溫處理，將管內(nèi)壓力恢復(fù)至大氣壓，溫度調(diào)節(jié)至室溫，超特高壓套管模型電容芯子浸油結(jié)束。

裝配裝置150將浸油后的超特高壓套管模型電容芯子與外殼組裝,形成超特高壓套管模型，在一個(gè)實(shí)施例中，外殼為絕緣玻璃外殼。

為保證超特高壓套管模型除要與原型超特高壓套管的電場分布相似，需要保持電氣特性一致和結(jié)構(gòu)相似。為保證超特高壓套管模型和原型超特高壓套管在電氣特性上的一致性，超特高壓套管模型選材需與原型超特高壓套管相同，包括選用的絕緣材料類型、介電常數(shù)、電阻率等均相同。在一個(gè)實(shí)施例中，超特高壓套管模型的第零層電容極板為導(dǎo)電桿，其它層電容極板為鋁箔極板。

進(jìn)一步的，結(jié)構(gòu)相似包括超特高壓套管模型的主絕緣結(jié)構(gòu)與實(shí)際超特高壓高壓套管相似，均為同軸圓柱型絕緣結(jié)構(gòu)，內(nèi)置具有一定長度、一定數(shù)量的鋁箔極板，極板層間厚度極板的數(shù)量及長度由上位機(jī)依據(jù)實(shí)際套管層間厚度，場強(qiáng)分布目標(biāo)計(jì)算獲得，以保證超特高壓套管模型和實(shí)際超特高壓高壓套管在結(jié)構(gòu)上的相似性。

為便于理解，以下結(jié)合圖4、圖5列舉具體實(shí)施例對應(yīng)用套管模型制造系統(tǒng)生產(chǎn)超特高壓套管模型的過程進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例中，以500kV油紙絕緣套管的縮比模型設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說明。

本實(shí)施例中，通過上位機(jī)確定的超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)、各層電容極板的極板長度和層間厚度加工生產(chǎn)圖5所示的超特高壓套管模型500，具體超特高壓套管模型生產(chǎn)過程如下。

如圖4所示，首先，分析原500kV油紙絕緣套管的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及場強(qiáng)分布特點(diǎn)。具體的，原型套管的結(jié)構(gòu)類型為油紙電容式，額定電壓為500kV，極板層數(shù)為70層，第零層極板長度6079mm，絕緣厚度具有0.9mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm五個(gè)梯度。經(jīng)對該套管的電場分析，原型套管的場強(qiáng)分布特點(diǎn)如下：主絕緣中部場強(qiáng)分布的最大值即徑向場強(qiáng)最大值為4.51kV/mm，上臺階軸向場強(qiáng)最大值為0.108kV/mm，下臺階軸向場強(qiáng)最大值0.43kV/mm。

其次，設(shè)定縮比系數(shù)、模擬的關(guān)鍵場強(qiáng)分布及偏差閾值。為模擬該套管內(nèi)部放電規(guī)律及電氣特性，取場強(qiáng)最大值為模擬關(guān)鍵點(diǎn)，場強(qiáng)最大值偏差范圍設(shè)置為±5％，縮比系數(shù)s選為1/10。

設(shè)定縮比系數(shù)、模擬的關(guān)鍵場強(qiáng)分布及偏差閾值后，根據(jù)原型套管的結(jié)構(gòu)類型確定縮比模型的結(jié)構(gòu)類型。之后，設(shè)定縮比模型即超特高壓套管模型的電壓，本實(shí)施例中，縮比模型電壓等級的選擇，依據(jù)GB/T156-2007《標(biāo)準(zhǔn)電壓》中推薦設(shè)備最高電壓系列，如7.2kV、12kV、24kV、40.5kV、72.5kV、126kV、252kV、363kV、550kV、800kV、1100kV，考慮試驗(yàn)電源及試驗(yàn)場地，縮比模型電壓等級U₀選為40.5kV。

然后，選定縮比模型的導(dǎo)電桿直徑。本實(shí)施例中，縮比模型中心導(dǎo)電桿直徑的選擇，考慮現(xiàn)有工藝卷制的可行性，導(dǎo)電桿510直徑選為46mm。

完成上述結(jié)構(gòu)分析和電場分析，設(shè)定參數(shù)后，通過輸入模塊輸入各參數(shù)至上位機(jī)，微處理器根據(jù)獲取到的各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算仿真超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)和各層電容極板520的極板長度，確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)、各層電容極板的極板長度和層間厚度。

具體的，微處理器首先進(jìn)行電容極板層數(shù)的選擇，原型550kV油紙絕緣套管的電容屏數(shù)N_t為70層，最高工作相電壓U_t為550kV，依據(jù)電容極板層數(shù)計(jì)算公式計(jì)算，套管模型電容極板層數(shù)為：N＝N_t/U_t×U₀＝5.15，考慮模型內(nèi)部放電的多樣性，套管模型層數(shù)取6層。

之后，微處理器計(jì)算超特高壓套管模型各層電容極板520的極板長度和層間厚度。層間厚度方面，選擇原型套管的平均層間厚度，超特高壓套管模型的層間厚度d＝(0.9+1+1.2+1.4+1.6)/5＝1.25mm。極板長度方面，第零屏電容極板長度L₀根據(jù)縮比系數(shù)由公式(1)計(jì)算獲得,其余極板長度根據(jù)軸向場強(qiáng)分布的要求，由極板的臺階長度遞推計(jì)算公式即公式(2)L_i＝L_i-1+λ_i上+λ_i下，(i＝1～n)計(jì)算得到。

進(jìn)一步的，依據(jù)套管主絕緣場強(qiáng)偏差不大于±5％的原則，本實(shí)施例中，縮比模型電容芯子絕緣徑向場強(qiáng)最大值取4.28kV/mm與4.73kV/mm之間，上臺階軸向場強(qiáng)最大值取0.102kV/mm和0.11kV/mm之間，下臺階軸向場強(qiáng)最大值取0.409kV/mm和0.45kV/mm之間。

根據(jù)上述計(jì)算得到的層間厚度及選定的導(dǎo)電桿直徑、縮比模型電容芯子絕緣徑向場強(qiáng)最大值、上臺階軸向場強(qiáng)最大值和下臺階軸向場強(qiáng)最大值，通過公式(3)、和徑向場強(qiáng)計(jì)算公式及軸向場強(qiáng)計(jì)算公式計(jì)算上極差λ_i上和下極差λ_i下，將計(jì)算結(jié)果代入公式(2)計(jì)算得到各級電容極板520的極板長度。

進(jìn)一步的，得到超特高壓套管模型的電容極板長度及層間厚度后，根據(jù)場強(qiáng)分布要求，依據(jù)電容分壓原理及電場計(jì)算公式進(jìn)行迭代計(jì)算調(diào)節(jié)超特高壓套管模型的電容極板長度及層間厚度，確定縮比模型結(jié)構(gòu)參數(shù)。具體的，本實(shí)施例中確定超特高壓套管模型的電容極板參數(shù)如以下表1所示。

表1電容極板參數(shù)

確定超特高壓套管模型的電容極板參數(shù)后加工生產(chǎn)超特高壓套管模型，得到超特高壓套管模型500，如圖5所示。具體的，先通過卷制機(jī)繞制電容芯子，對導(dǎo)電桿510和電容極板520卷制電纜紙530，電容芯子卷制按照仿真設(shè)計(jì)圖樣要求控制絕緣層外徑。本實(shí)施例中，卷制機(jī)采用小型卷制機(jī)，卷制過程中應(yīng)用紅藍(lán)筆標(biāo)記，卷制過程中嚴(yán)禁落入鋁屑、紙屑、頭發(fā)等雜物，并且電纜紙及鋁箔需保持一定的張力，不得起皺紋和鼓包，不得撕裂。最后，芯子制作完畢后，通過干燥機(jī)、浸油裝置和裝配裝置對電容芯子進(jìn)行干燥、浸油及外殼裝配處理，形成超特高壓套管模型，完成超特高壓套管模型生產(chǎn)。

上述套管模型制造系統(tǒng)根據(jù)相似原理，針對目標(biāo)超特高壓套管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及場強(qiáng)分布情況，通過上位機(jī)確定超特高壓套管模型的電容極板層數(shù)、各層電容極板的極板長度和層間厚度，且超特高壓套管模型卷制過程中，其卷制工藝及材料選材上均與原型超特高壓套管相同，以保證超特高壓套管模型與原型超特高壓套管的電氣特性一致，使得仿真超特高壓套管模型與原型超特高壓套管在結(jié)構(gòu)及場強(qiáng)分布均相似。最終，通過生產(chǎn)出的超特高壓套管模型可預(yù)測大型原型超特高壓套管的電氣特性及放電規(guī)律。上述超特高壓套管模型實(shí)現(xiàn)了超特高壓套管模型的設(shè)計(jì)，超特高壓套管模型可有效反映原型超特高壓套管關(guān)鍵部位的電氣特性，降低超特高壓套管主絕緣測試試驗(yàn)成本，縮短試驗(yàn)周期，為提高超特高壓套管的絕緣性能及工藝優(yōu)化提供理論及試驗(yàn)支撐。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。