-变压器绝缘

高电压绝缘技术第九章：变压器绝缘1变压器结构简介ABC铁轭铁芯高压绕组低压绕组高压引线2变压器绕组饼式结构3绝缘分类4绝缘形式概况目前最广泛：油浸纸；绝缘油起绝缘和散热双重作用；93起事故中，绝缘事故占80％，其中匝绝缘43％、主绝缘23％、套管绝缘15％。干式变压器：无油、防火、防爆；环氧树脂干式变压器：35kV已挂网运行；SF6气体绝缘变压器：更高等级，重量小、噪音小、不易老化、耐湿耐污、承受过载能力小；XLPE电缆绕制变压器1：圆筒式2：饼式1）连续式2）纠结式3）连续－纠结式5高压绕组绝缘结构基本特点5高压绕组绝缘结构基本特点1圆筒式：绕制工艺简单；层间电容大、对地电容小，在冲击电压下层间电压分布较均匀；但端面小，轴向固定困难；层间油道长而窄，不利于散热。5高压绕组绝缘结构基本特点2饼式：1）连续式：绕法简单纵向电容小，在雷电冲击下各线饼间电压分布很不均匀。2饼式：1）纠结式：绕法复杂纵向电容大，有利于改善在雷电冲击下各线饼间电压分布。220kV及以上常采用纠结式5高压绕组绝缘结构基本特点6油浸式变压器绝缘－变压器油1：工程变压器油有杂质、气泡、水分，介电强度远低于纯净油2：受潮变压器油的击穿电压与温度关系密切3：老化因素：1）热老化：粘度增大，颜色变深，介损增大，油泥增多，击穿电压下降2）电老化：局部放电使油分子缩合成更高分子量的腊状物（影响散热），同时溢出气体（使放电更易发生）绝缘纸用硫酸盐木纸浆制成，含有许多气隙，透气性好、吸油性好。常用种类：电缆纸：（0.08~0.12mm厚），导线绝缘、层间绝缘和引线绝缘；电话纸：更薄，出线头和引线绝缘；皱纹纸：更柔软，出线头和引线绝缘；绝缘纸板：绕组间的垫块、隔板、绝缘筒、角环；绝缘成型件：直接用纸浆按电场形状制成6油浸式变压器绝缘－绝缘纸6油浸式变压器绝缘－油纸绝缘油与纸配合使用，可以互相弥补各自的缺点，显著增强绝缘性能。因纸纤维为多孔性的极性介质，极易吸收水分。当油浸纸板的吸湿量超过3～5％后，介电强度剧烈下降。检修、投运前都要注意防潮。6油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘分类：覆盖层、绝缘层、屏障（隔板、极间隙）。覆盖层：在曲率半径较小的电极上覆盖绝缘材料或漆膜，限制了泄漏电流，阻止了杂质小桥的发展，使工频击穿电压提高，因而充油设备里很少采用裸导体。例：较均匀电场中提高70％，极不均匀电场中提高15％6油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘绝缘层：在曲率半径很小的电极上包裹较厚的绝缘层，使绝缘表面的最大场强明显降低，有利于提高整个间隙的工频和冲击击穿电压。例：引线对箱壁的油隙为100mm时，在裸线上包3mm厚绝缘层，击穿电压提高1倍。6油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘屏障：在绕组间、相间、对铁芯、对铁轭的油隙中宜放置尺寸较大（形状与电极相适应）的纸筒或纸板屏障，不但能阻止小桥形成，而且集聚在屏障上的空间电荷使屏障另一侧的电场变得均匀。多屏障：将油隙分隔成多个较短的油隙，则击穿场强更高，超高压变压器常采用薄纸小油道。例：纸筒总厚度占油隙总尺寸的30～40％；超高压变压器采用瓦楞纸6油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘7主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－结构7主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计原则：1）工频1分钟及冲击耐压下不应发生油隙击穿或闪络；2）在工作电压下不出现有害的局放。计算方法：重要部位用数值计算，绕组间、绕组对铁芯用同轴圆柱场分析。等效简化：按介电常数的比例将纸筒的总厚度折合成等值油隙距离后估算油隙中的最大场强数值：min32100bpptEKKKddUUt：工频1分钟耐压Ebmin：油隙最小击穿场强d0、dp：油、纸层厚度K1：绕组内外差异引入的电场集中系数K2：撑条引入的集中系数K3：安全裕度7主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计油隙最小击穿场强强油体积：处于90％～100％最大场强范围内的油的体积。油的介电强度与强油体积有关：若油道越窄、各处的强油体积减小，介电强度可明显提高。7主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计7主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计7主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－冲击电压校验某500kV油浸变压器，中部进线，主绝缘由0.5mm瓦楞纸－小油道（4mm）共14层组成。计算：1）总纸层厚度9mm，总油层厚度56mm，总等值油隙距离69.5mm。2）K1＝0.93，K2＝1.35径向场强Er：UUdUKKEr018.05.69/35.193.0213）全波冲击下饼间最大电位差为入浸波的10.5％，该处油道宽12mm，则轴向场强Ea为：UUEa0087.012/105.04）合成场强E为：UEEEar02.0225）此5mm油道在工频电压下最小击穿场强为13kV/mm，全波冲击系数1.9，结构冲击击穿电压为：)(17389.121375.49kVUEU75.49放电量约10－7～10－8C的放电在绝缘表面形成爬电痕迹对高压油浸变压器要求在1.3及1.5倍相电压下的局部放电量分别不超过300pC及500pC。7主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－工频电压校验绕组端部对铁轭间的电场很不均匀，而且有很强的与绝缘层相平行的切向分量，很容易发生滑闪仅增长沿面距离对提高工频及冲击耐压作用不大。7主绝缘－绕组对铁轭－特点采用多个角环、成型件等，并将绝缘件按等位面设计＝》减少与绝缘件相切的电场分量将高压引线布置在绕组中部高压引线在端部时，加静电板：在绝缘环上用金属带包裹成一个具有较大曲率半径的不闭合金属环，在包以很厚的绝缘层。7主绝缘－绕组对铁轭－措施采用直径较粗的导线，并包以很厚的绝缘层＝》保证在试验电压下导线表面和绝缘层表面的电场都不超过各自击穿场强两平行导线间电场可按平行圆柱体电极的电场来估算导线与外壳平行时，可按圆柱对平面电极的电场来计算不均匀电场中，引线绝缘的击穿电压略大于油中针对针的击穿电压。7主绝缘－引线绝缘冲击电压下绕组间电压分布规律：8－变压器的内部保护－纵向电场分析kxCQdxdUCUdxdQxxkxUCCdxUd2lshxlshUUx)(000/kkkCClCCllCCllchxlchUUx)(08－纵绝缘－纵向电场分析初始电压按电容链分布，稳态电压按电阻分布，暂态过程发生激烈振荡8－纵绝缘－变压器的内部保护措施原则：减小C0，增大Ck1：静电板：使第一饼各匝间电容增大，且影响到后续几个饼的电压分布。2：纠结式绕法：通过改变匝间位置来增大纵向电容；例双饼连续式为553pF，纠结式13884pF。3：内屏蔽（插入电容）：将屏蔽线匝直接绕在连续式线圈内部，端头悬空，不参与变压器正常运行，增大了纵向电容。4：圆筒式：层间电容大，对地电容小。若在首末端各加一静电屏，起始分布更接近与稳态分布。8－纵绝缘－变压器的内部保护措施8－纵绝缘－校验1：在冲击电压下，根据实际可能出现的梯度电压来考虑；梯度电压可通过计算或实体测试获取；根据该处梯度电压的峰值和持续时间，参考已有典型绝缘结构的试验数据，进行校验。2：纠结式绕法：工频下匝间电压较大，应校核工作电压下是否会出现局部放电。