变压器绝缘设计
电力变压器设计手册4引线绝缘距离
许存在悬头摆动现象,以防短路或打火。
3.3 软接线片不宜过长,缓冲长度一般< 100 mm,并尽量有限位结构。
注:*引线未夹持部位(如软接线片,穿缆式套管进口处的电缆等)至压钉夹件的公差为120 mm ;
注:①220 kV级变压器高1-低-高2结构的高1上下联线至本相线端及地; 220 kV级自耦变压器上下110 kV联线至地;
均按工频试验电压240 kV水平选取绝缘距离。
②220 kV级变高-低结构以及220 / 110 kV级自耦变;高压上下联线至线端之绝缘距离按340 kV水平选取。
③当220 kV级引线直径d≥φ30时,允许引线每边绝缘采用δ=10。
注:①* 为优先采用的引线每边绝缘厚度。
②▲适用于110 kV 级全绝缘线端及220 kV 级高压多线圈结构的高压2的线端。
③表中S9,S10为引线至金属压板的最小绝缘距离,如是绝缘压板时,只考虑机械距离。
④表中绝缘距离均为“最小绝缘距离”,设计时应采用“选用距离”,将“最小绝缘距离”加表4“制
造公差”。
注:≤35(40)kV级排至线圈最小绝缘距离S 25 为纯油距(如有爬距时, 应折合成纯油距)。
9 线圈至油箱的绝缘距离见表10
表10 线圈至油箱的绝缘距离表(mm)
10.2 置于相间的立式夹片式(DWJ)开关的绝缘距离见表12
kV
10.4开关触柱沿立木至地的最小爬电距离见表14
表开关触柱沿立木至地的最小爬电距离表。
电力系统中的电力变压器绝缘设计与评估
电力系统中的电力变压器绝缘设计与评估随着电力工业的发展,电力变压器作为电力输送和分配的重要设备,在电力系统中扮演着至关重要的角色。
而电力变压器的绝缘设计与评估,直接影响着其性能和可靠性。
本文将围绕电力变压器的绝缘设计和评估展开讨论,从绝缘材料选择、绝缘结构设计以及绝缘性能评估三个方面进行深入探讨。
一、绝缘材料选择绝缘材料是电力变压器绝缘设计的核心,直接影响着电力变压器的工作性能。
在绝缘材料的选择上,通常需要考虑以下几个因素:1. 绝缘材料的耐电压能力:电力变压器在运行时会承受高压电力的作用,因此绝缘材料需要具备足够的耐电压能力,以确保其不会发生击穿现象。
2. 绝缘材料的介电损耗:介电损耗是指绝缘材料在电场作用下转化为热能的能力,而过高的介电损耗会导致电力变压器的温升过高,降低其工作效率。
3. 绝缘材料的机械强度:电力变压器在运行时会承受较大的机械压力,因此绝缘材料需要具备较高的机械强度,保证变压器的结构稳定性和安全性。
考虑到上述因素,常用的绝缘材料包括油纸绝缘、干式绝缘和有机高分子绝缘材料等。
不同的绝缘材料在电力变压器中具备不同的优势和适用范围,选取合适的绝缘材料对于电力变压器的正常运行至关重要。
二、绝缘结构设计绝缘结构设计是电力变压器绝缘设计的重要方面,其目的是为了提供足够的绝缘距离,防止电力系统中的放电事件和击穿现象发生。
良好的绝缘结构设计能够提高电力变压器的电气强度和电介质强度,保证其长期稳定运行。
在绝缘结构设计中,需要考虑的主要因素包括绝缘层厚度、绝缘间隙和绝缘面积等。
适当增加绝缘层的厚度和绝缘间隙的距离能够提高绝缘性能,降低放电和击穿的概率。
同时,合理设计绝缘面积可以提高绝缘能力,减少绝缘表面的局部放电现象。
除了上述因素外,还需要考虑绝缘结构的制造工艺和可行性。
绝缘结构的加工和安装需要考虑工艺的可行性和成本的控制,以确保绝缘结构的质量和可靠性。
三、绝缘性能评估绝缘性能评估是电力变压器绝缘设计的最后一步,其目的是验证绝缘设计的合理性和准确性,确保电力变压器的工作性能达到设计要求。
变压器的绝缘是如何设计的..
变压器的绝缘是如何设计的变压器的纵绝缘包括匝间绝缘、层间绝缘以及段间绝缘这三个部分。
纵绝缘设计时我们需要考虑的是作用在纵绝缘上的各种电压及其梯度分布;变压器的绕组制造的过程中的工艺度;特殊的情况下绕组间的相互影响;纵绝缘对主绝缘的影响,段间油隙大小对散热的影响等等。
我们也要从这几方面考虑: 1、匝间绝缘。
油式变压器的绕组一般是采用电缆纸包线绕制。
因为采用纸作为变压器绕组的匝绝缘,是因为纸的介电常数与油相差不大,所以,可以使得电场分布的比较均匀,但是我们也要注意,不能按油隙完全击穿的数据来选择匝的绝缘厚度,我们还要保留足够的度才行。
2、层间和段间的绝缘。
层间绝缘主要适用于圆筒式绕组。
当两层间工作电压较高的时候,其层间绝缘就一定较厚,这样既使变压器绕组辐向尺寸增大,又不利于散热,使变压器绕组温度升高。
3、油式变压器的纵绝缘结构:三十五千伏及以下变压器;一百一十千伏以上的变压器的总绝缘。
据了解,国内外的变压器的绝缘技术的不断发展,对变压器绕组的段间油道已经向六毫米以下不断延伸了,是变压器的绕组高度降低,并相应的提高了变压器的技术经济指标。
反激变压器三个绕组的绕线方向一下顺时针,一下逆时针,这才是问题要是1脚接的是电解电容正极,5脚接输出整流二极管的话,相位是没有问题的哟。
1脚接电容正,5脚接整流二极管的话,相位反了变压器制作工艺上,一般都认为一个方向绕制,象这种标注顺逆方向的,应该算是不合规的,还配上标同名端的图是的,相位是反了,现在搞清楚了,我自己搞错了,是5脚起6脚收,顺时针绕!同名端,还是需要与相应的PCB来确定的,否则没有啥讨论意义图解高频变压器的绕线方法时间:2012-04-12 23:09:52 来源:电源网作者:介绍了一种高频变压器的绕线方法,完全可以避免线圈不对称引起场管单边发热。
编辑将贴子整理推荐给大家。
准备材料:PQ40、铜皮12MM*0.4MM 2块、0.53线*2并绕、高温带。
【高频变压器设计】安规对变压器的绝缘系统要求
3. UL绝缘系统证书号有别于各项绝缘材料的UL证书号,它 是另外一个单独的UL证书号码,每项材料都有UL证书号 并不代表它们组合在一起使用就能符合绝缘系统的要 求,必须要有绝缘系统的UL证书号码、也就是符合相应 绝缘系统的材料清单才行!
4. 此外,建议要求RD在制作规格书时将各项材料的安规证 书及整个材料组合所符合的绝缘系统证书附在后面,这 样有利于对变压器各项安规的符合性进行把关,同时也 可以起到监督作用,防止用错料或供应商随意换料而导 致安规要求不符合!
{ 现行做法
由于目前我们公司的电感供应商大多都比较小,基本没有 自己的绝缘系统,若按变压器一样严格要求则不太现实, 因此,目前我们内部对电感绝缘系统要求的折衷做法是:
变压器/电感规格书绝缘等级勾选说明
{ 第一步:按照与变压器完全相同的方法选取正确的绝缘系 统温度等级;
{ 第二步:结合与该电感有关的整机安规需求进行判断:
最高环境温度或25℃,两者取较大者。
z 第三步:确定绝缘等级
根据计算所得的Tmax范围及下表判断所需的绝缘等级:
注:上表依据UL1778(2005),且假设采用热电偶法测量温升。
举例
{ 假设: 实际测得的环温Tamb=22℃ 整机规定的最大环温Tma=40℃ 变压器实际测得的最大温度T=93℃ 试问,该变压器应选的绝缘等级为何?
z 此外,也可以仅在厂商定义范围内的一种温度(例如常 温)下测量温升,此时只须按下式换算最大温度限值: T ≤ Tmax + Tamb – Tma
(其中T为实测温度,Tmax为标准规定的温度限值,Tamb为实测环温, Tma为产品规格定义的最大环温与25℃两者取最大)。
{ 认证风险
如果变压器材料的组合未获得任何绝缘系统认证,则无 论其采用何种温度的材料,在整机安规认证(尤其是UL 认证)时对其温升限值将一律按最低级别即Class A 105℃来考虑,这样容易造成温升不过。
电力变压器的绝缘材料与绝缘结构设计
电力变压器的绝缘材料与绝缘结构设计电力变压器作为电力系统中重要的电气设备,其性能直接关系到电力传输的安全和稳定。
而变压器的绝缘材料和绝缘结构设计是保证其正常运行的关键。
一、绝缘材料的选择绝缘材料是保证电力变压器绝缘性能的重要因素,它需要具备良好的电气绝缘性能、机械强度和耐热性。
目前常用的绝缘材料主要包括绝缘纸、绝缘漆和绝缘塑料。
绝缘纸是一种由纤维素纤维制成的片状材料,具有良好的电气绝缘性能和机械强度。
它通常被用作变压器的绝缘层,能够有效地阻止电流的流动,防止漏电和短路事故的发生。
绝缘漆是一种在绝缘材料表面形成绝缘层的涂敷材料,具有很高的电气绝缘性能和耐热性。
它能够在高温下保持电力设备的绝缘性能,从而有效地提高变压器的运行可靠性。
绝缘塑料是一种聚合物材料,具有优良的电气绝缘性能和机械强度。
它通常被用作电力变压器的外壳材料,能够保护内部绝缘材料免受湿气、污染物和机械损伤的影响。
二、绝缘结构设计的原则绝缘结构设计是指电力变压器内部绝缘材料的排列和组合方式,它需要考虑电力设备的电气特性、机械强度和热分布等因素,以确保变压器的正常运行。
首先,绝缘结构设计应符合电力设备的电气特性。
电力变压器是通过绕组实现能量转换的,因此绝缘结构需要满足不同电压等级和功率等级的需求。
此外,绝缘结构还要考虑变压器的绝缘等级和安全间隙等参数,以确保其电气绝缘性能满足要求。
其次,绝缘结构设计应考虑电力设备的机械强度。
由于电力变压器通常处于高温高压的工作环境中,其绝缘结构需要具备良好的机械强度,以承受外部载荷和内部电场压力。
因此,在绝缘结构设计中需要选择合适的绝缘材料和合理的结构布局,以提高变压器的机械强度和抗震性能。
最后,绝缘结构设计应考虑电力设备的热分布和散热性能。
在电力变压器的运行过程中,会产生大量的热量,如果热量不能及时散发,将会导致温升过高,进而影响绝缘材料的性能和寿命。
因此,在绝缘结构设计中需要合理选择散热器和风道等散热设施,以提高变压器的散热性能和运行稳定性。
大型变压器的主绝缘结构设计
E( }∑2 ‘ ∑ d )
点, 即严格控制容易 出现高场强的局部 区域绝缘结 构 。 如油隙 、 油楔 、 气泡 、 尖角、 悬浮电位 、 颗粒物等等。 为了提高油 的许用场强 , 应在一定 角环 的布置原则是在符合等电位面的条件下 . 根据变压器油体积 的温度和高真空度下对变压器油进行脱水 、 气和脱 颗粒物处理。变 脱 效应 , 当用 L型角环分 隔油 隙时. 以薄纸筒 、 小油隙来布置角环。实验 压器 的器身需 要经煤油气相干燥 以充 分脱水 .变压器要在 真空下注 表明 . 绕组端部 的不 均匀 电场中采用小 油隙结 构 . 在 随着油 隙距 离的 油 试验前 还应静放一定 的时间 . 以便绝 缘件充分地 吸油浸 透及残存 减小 . 隙击穿场强 明显提高 目前 比较大的生产厂家均采用有限元 油 气体被油充分吸收或排 出 对端 部区域进行详 细的计算 . 得到端部的电场分布图。然后根据 电场 在均匀 电场 中场强与油隙 的尺寸有关 .油隙越小其许用场强 越 分布 , 选择合适 的静 电环 曲率半径和外包绝缘 厚度 . 角环的数量 、 形状 高 用无局部放电的观点设计超高压变压器时 . 必须按变压器长期最 和布置方式 及角环分割油 隙的大小等都应合理 . 尽量使角环 的形状和 高工作 电压下无局 部放 电来选择场强许用 值 . 同时还要核算各种试验 布置 与电场分 布的等 电位面相一致 . 避免滑闪结构的出现 。随着角环 电压下 的绝缘裕度 是否足够 . 这样才能保证绝缘结构具有很高的可靠 数 目增多 , 放电路 径随之增长 . 电电压在一定 范围内得 以提高 。 放 插入 性 角环 , 冲击 电压作用下 . 在 其沿面放 电电压确有 所提高 . 但局部放 电电 压基 本上保 持不变 。对于高压绕组端部绝缘结构 中的局部放 电. 主要 3 结 束 语 决定 于油中所 含气 泡的大小 、 多少和绝缘垫块 、 角环与静 电环之间 . 不 主绝缘结构中还有一个非常重要的部分——绕组端部对地绝缘 可避免地形 成结构上 的 “ 油楔” 在高压绕组端部到铁轭 的绝缘设计 随着 电压 的升高 . 绕组端部对地 的绝缘结构也越来越复杂 由于铁扼 中, 任务之一就是采取措施消除 出现高场强 的“ 油楔” 端部绝缘结构 的存在 . 绕组端部的电场极不均匀且不对称 此处 的电力线多是斜人 设计时 , 应尽可 能采 用成型角环 , 这就可基本保证弯 折处 与等电位面 固体 绝缘的 . 固体绝缘表面存 在着电场切线分量 . 是典型的滑闪型结 与 电场分布相一致 。角环的厚度无严格要求 . 以在试验 电压下不击 穿 构 这种结构一旦 出现局部放电 . 在电场的作用下很容易导致沿面放 即可通常可按机械强度要求确定其厚度 电 近年来的大量模型试验显示 . 造成绕组端部 的油一 隔板结构破坏的 22 静 电环 . 主要原 因是 : 电极 附近 的最大场强达到或超过 了油 间隙的起 始场强 , 高压绕组端部~般均需设置静电环 以降低端部最大场强 影响静 刚开始是出现局部 放电. 由此一起电场畸变 . 并 进而形成沿面放 电, 最 电环绝缘层表面最大场强 因素与静 电环 到压板距离 日、 绕组间距离 m 终导致击穿 因此控制端部最大场强成为端部绝缘结 ( 下转 第 6 页 ) 2
电气工程中的电力变压器绝缘耐压分析与设计
电气工程中的电力变压器绝缘耐压分析与设计电力变压器是电力系统中不可或缺的一部分,起着将高电压变换为低电压或者低电压变换为高电压的重要作用。
在电力传输和分配中,电力变压器承受着巨大的电压和电流负荷,因此保证电力变压器的绝缘耐压能力是至关重要的。
本文将从绝缘耐压分析与设计的角度,探讨电力变压器绝缘耐压的问题及解决方案。
首先,我们需要了解绝缘耐压的概念。
绝缘耐压是指绝缘材料在电场作用下能够承受的最大电压,也被称为击穿电压或绝缘强度。
在电力变压器中,绝缘材料被用来隔离高压和低压部分,防止电漏流和击穿现象的发生,确保电力变压器的正常工作。
绝缘耐压的分析与设计需考虑多种因素,首先是绝缘材料的选择。
绝缘材料必须具有高的绝缘强度和良好的介电性能,常见的绝缘材料有绝缘纸、油浸纸、绝缘胶木等。
根据电力变压器的使用环境和工作条件,合理选择绝缘材料,保证其能够承受正常工作条件下的电压和电流负荷。
其次,绝缘结构的设计也是绝缘耐压分析与设计的重要方面。
绝缘结构的设计应充分考虑电场分布、电场强度的均匀性以及绝缘材料的厚度和耐受电压的能力等因素。
合理设计绝缘结构可以使电场分布均匀,减少电场集中现象,提高绝缘耐压能力。
另外,油浸变压器在绝缘耐压分析与设计中有着独特的问题。
油浸变压器中的绝缘系统主要由固体绝缘材料和绝缘油组成。
绝缘油不仅可以增加固体绝缘材料的耐压能力,还可以提高变压器的散热性能。
在绝缘耐压分析与设计中,油浸变压器需要考虑绝缘油的种类和性能、油浸绝缘的设计要求以及油与固体绝缘的配合等因素。
除了绝缘材料和绝缘结构的设计,绝缘耐压分析与设计还需考虑变压器的运行状态和环境因素。
电力变压器在运行过程中会受到温度、湿度、压力等环境因素的影响,这些因素也会对绝缘耐压能力产生影响。
通过对运行状态和环境因素的分析,可以进行合理的绝缘耐压设计,确保变压器的安全可靠运行。
此外,在绝缘耐压分析与设计中,还需要考虑故障和应急情况下的绝缘耐压能力。
纯干货220kV电力变压器绝缘设计(收藏)
220kV电力变压器绝缘设计一、设计任务1. 对一台双绕组220KV级电力变压器进行绝缘结构设计,并进算绝缘结构在雷电冲击电压(全波),1min工频电压试验下的主、纵绝缘裕度。
2. 技术条件:a、全波雷电冲击试验电压945KVb、1min工频试验电压400KV(感应耐压试验)。
3. 变压器结构及其它条件:a、低压绕组外表面半径350mm,高压绕组内表面半径422mm,绕组间绝缘距离72mmb、高压绕组匝绝缘厚度1.95mm 低压绕组匝绝缘厚度0.45mmc、高压绕组为纠结式,高压绕组中部进线d、高压绕组段间油道尺寸1、3、5向外油道为8mm;7、9、11向外油道为6mm;8、10、12向内油道为10mm;其他油道均为6mm;中断点为12mme、全波梯度1、3、5油道为10;7、9、11油道为8;中断点为15.4. 要求完成的内容:a、确定变压器主绝缘尺寸b、计算主、纵绝缘在各种试验电压下的绝缘裕度c、利用Auto CAD 画出变压器绝缘装配图d、攥写课程设计报告5. 参考文献:a、路长柏等编著:电力变压器计算第五章;b、刘传彝:电力变压器设计计算方法与实践;c、路长柏:电力变压器绝缘技术;d、“电机工程手册”第二十五篇。
6. 要求时间:2010年1月4日----2010年1月15日二、综述针对上述设计要求对220KV电力变压器绝缘结构设计如下:对于主绝缘,高低压线圈间主空道为了利用变压器油的体积效应,采用薄纸板小油隙的设计思想,线圈间主绝缘距离为72mm,变压器油与绝缘纸板交替排布,具体结构为(8+2+11+2+11+2+11+2+11+4+8),即∑Dy=60mm,∑Dz=12mm,靠近高压线圈的第一个绝缘纸筒厚度取为4意在增加其机械强度,以保证高压线圈能够稳固的固定于其上;低压线圈外半径r1=350mm,高压线圈内半径r2=424mm;低压线圈(35KV)与铁心间采用厚纸板大油隙的设计思想,其绝缘距离定为27mm;由于220KV级电力变压器的高压线圈采用中部出线的出线方式,所以端部绝缘结构设计可按110KV级绝缘水平设计,其结构为:端部设静电环,静电环采用1/4圆曲率半径,S值取为5,曲率半径取为10。
环氧浇注高压电子变压器的绝缘设计
环氧浇注高压电子变压器的绝缘设计作者:邓莉来源:《现代电子技术》2012年第06期摘要:为了提高高压电子变压器的绝缘性能,变压器高压绕组宜采用心式、单线包结构形式,用环氧树脂进行浇注,在实际应用中,浇注厚度是理论值的1/3~1/4。
同时为避免出现爬电或飞弧现象,在良好室内环境条件下,外绝缘距离的设计一般为400 V/mm。
然后再通过提高浇注工艺水平和调整固化方法以提高变压器绕组抗开裂性和降低局部放电,使变压器的绝缘性能达到要求,变压器能够安全、稳定、可靠地运行。
关键词:环氧树脂;电子变压器;绝缘设计;局部放电中图分类号:文献标识码:A文章编号:Insulation design of epoxy cast electronic transformerDENG Li(Sichuan Information Technology College, Guangyuan 628017, China)Abstract:In practical application, the pouring thickness is 1/3 to 1/4 of the theoretical value. The external insulation distance is designed generally as 400 V/mm in good indoor environment to avoid the phenomenon of creepage or flashover. The splitting resistance of transformer winding is improved and PD is reduced to make the insulating property of the transformer to meet the requirement through improving the pouring technology level and adjusting solidification methods. The transformer made with the technology can work securely, reliably and stably.Keywords: epoxy; electronic transformer; insulation design; PD收稿日期:引言电子变压器应用十分广泛,是各种电子产品中极其重要的部件,其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性。
反激式变压器绝缘设计
• 在开始变压器设计之前,根据电源的规范必须定 义一些参数如下: 1〕最小工作频率-fmin 2〕预计电源效率-η≈0.85~0.9(高压输出 ), 0.75~0.85(低压输出) 3〕最小直流总线电压 -Vmin如110V时最小输入电压85Vac,可有10V 抖动) 4〕最大占空比-Dm(建议最大值为0.5) 5)串联谐振电容值-Cres〔建议取值范围为 100pf~1.5nf,
缘法(Triple Insulated)-次级绕组的导线被做成3层绝
缘 以便任意两层结合都满足电气强度要求。
•
绝缘与变压器设计的知识关系
• 对于ITE,在美国包含于UL1950中,在欧洲包含于 EN60950(IEC950)。5-6mm的漏电距离通常就足够 了,因此在边沿的应用中初、次级间通常留有2.5-3mm 的空间。边沿空隙法结构是最常用的类型。边沿空隙法结 构由于材料成本低具有很高的性价比。3倍绝缘法结构变 压器体积可以做的很小,因为绕组可以利用骨架的全部宽 度,边沿不需要留空隙,但是材料成本和绕组成本比较高。
与绝缘有关的变压器设计知识
• 气隙的厚度。气隙仅在磁芯的中间部分研磨,这样有助于 防止磁芯边沿磁通泄漏对周围元件产生EMI噪声
• 随着参数的计算和确定我们现在需要计算合适的导线规 格。首先需要根据实际骨架宽度(BW)计算可用骨架宽度 (BWA), 初级绕组(L)层数,余留宽度(M)。初级 可绕1,2层或3层但要尽量减少层数以降低初级绕组电容 (也可用胶带绝缘初级能有效的降低绕组电容和漏电感。 余留尺寸取决于由系统输入电压和安全处理决定的所需绝 缘程度。
与绝缘有关的变压器设计知识
•
次级绕组绝缘增大3倍就无需余留空间,这一方法通
常应用于主要考虑变压器尺寸的场所,此发能减小变压器尺寸,但Fra bibliotek常引起成本增加。
变压器主绝缘结构优化设计刘正才
变压器主绝缘结构优化设计刘正才发布时间:2023-05-14T02:17:42.412Z 来源:《中国科技人才》2023年5期作者:刘正才[导读] 阐述变压器主绝缘结构的设计中,重点有结构布置的科学合理、较好的主绝缘材料、绕阻端部的对地绝缘结构和绕组间的绝缘。
深圳市铭昱达电子有限公司摘要:阐述变压器主绝缘结构的设计中,重点有结构布置的科学合理、较好的主绝缘材料、绕阻端部的对地绝缘结构和绕组间的绝缘。
关键词:变压器设计,绝缘结构,优化设计电力系统主要依靠的设备就是大型能量变压器。
变压器的主绝缘是将变压器绕组间结构和引线之间的绝缘,一般设计在油箱、中央哨所等通风口处,主绝缘的重要组成就是变压器油。
除此之外,对于变压器的主绝缘结构在零件上的各个顶端,角环、绝缘环、轭块和纸板环等都属于。
绝缘结构一般采用大小油距的方式,将大油距转换为小油距,形成隔油结构。
在保证可靠性的前提下,合理设计保温结构是大型制造工程的关键。
1绕组间的绝缘设计1.1变压器绕组结构选型技术参数的要求是决定变压器结构选择的关键,在对其运输的过程中,电站的地理位置和运输条件会对其造成影响,在保证安全的运行条件下,以此为基础,可以选择材料和人工花费最低的方案。
单相变压器特高压750kV一般采用四级柱结构,如图1所示。
主立柱的横截面是侧立柱横截面的两倍,因此铁芯的磁流在所有地方都是相等的,为了将铁芯中的涡流损耗减少,在组建的使用采取硅片叠加的方式。
同时,还需要将铁芯使用环氧玻璃钢带捆绑成一个整体。
为了避免变压器在起吊、运输和短路的过程中,会产生振动和松弛,需要通过拉板和夹板的应用来维持。
铁芯的结构方式不仅仅会使得变压器的空载性能受到影响,还会在很大程度上影响变压器的噪声,变压器的主要噪声来源主要源于变压器励磁后硅片从硅片铁芯上的磁痕。
近几年,由于社会经济和技术的不断改造和发展,变压器在运载过程中负载的损耗大幅度降低,这对于降低变压器的损耗水平有着非常重要的影响。
变压器的绝缘结构设计
变压器的绝缘结构设计【摘要】随着中国经济持续健康高速发展,电力需求持续快速增长,中国电力建设的迅猛发展带动了中国变压器制造行业的发展。
变压器是电力系统中极其重要的输变电设备,变压器在电力设备中属于一次设备的范畴,其行业发展与电力工业的整体发展密切相关。
变压器在电网中运行时,除承受正常状况下的电压和电流的作用外,还要承受各种短时的异常电压和电流的作用。
因此,变压器在设计和制造时,必须考虑在各种情况下有足够的安全可靠性。
【关键词】变压器;绝缘结构;设计0引言随着全球经济的快速发展,社会生活对电气的依赖程度大大提高;随着系统容量的不断增大,对电力输送系统的可靠性也要求提高,因此系统对供电设备的质量要求也比过去严格。
变压器作为电力系统的关键设备,其质量高低直接影响着这个电力系统的可靠性。
电力变压器向高电压、大容量方向发展的同时,各种产品都向高可靠性、节能型、环保型、紧凑型、个性化方向发展。
各变压器生产厂商,在研发高电压、大容量产品的同时,也在对现有产品性能进行提高。
如何设计、制造出高质量的产品,已经成为广大电力系统的客户和各大制造厂家共同关注的问题。
1研究动态国内变压器行业通过引进国外先进技术,使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。
国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器。
此外,随着新材料、新工艺的不断应用,国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器。
我们可从2006年至2008年3年的数据中看出变压器行业的迅速发展。
2006年1-12月,中国变压器、整流器和电感器制造行业实现累计工业总产值120,819,509,000元,比上年同期增长了31.07%;实现累计产品销售收入116,898,938,000元,比上年同期增长了33.60%;实现累计利润总额6,240,741,000元,比上年同期增长了36.76%。
环氧树脂绝缘干式变压器的设计
环氧树脂绝缘干式变压器的设计摘要:环氧树脂绝缘干式变压器具有绝缘性强、重量轻、能耗低的特点,应用范围十分广泛。
优化此类变压器的设计制造流程对于提高生产效率和设备稳定具有重大意义。
由于高聚物新材料的不断发展,我们注意到环氧树脂(EP)有着良好的电绝缘性能,所以被广泛地用于干式变压器的制造生产。
这种类型的变压器其线圈外环绕着一层EP,隔绝内部线圈与空气,从而有着优异的电绝缘性以及防水防潮等性能,从而能够减少对电气设备的常规维修次数,这类变压器也在电网改造中得到了大量的运用,广泛地运用于楼层建筑、医院、工厂核电站等多种有着严格的防火防爆要求的场所。
本文针对环氧树脂浇注干式变压器外绝缘以及内绝缘结构的设计,通过对环氧树脂的绝缘老化特性分析,进行干式变压器套管以及避雷器的合理选择,以满足变压器出厂前的工频交流耐压、操作冲击电压以及雷电过电压测试,为高电压技术创新提供支持。
关键词:环氧树脂绝缘干式变压器;SCB10-1600/10;电磁理论;电磁参数1环氧树脂的特性EP作为一种不导电且有着优异散热功能的固态高分子材料。
由于其中包含有化学性能活泼的环氧基,能够与多种固化剂实现交联,且交联后的产物有着良好的机械性能、电气特性和绝缘性能。
2 环氧树脂浇注干式变压器的外绝缘设计2.1 环氧树脂浇注变压器套管的选择干式变压器套管采用由玻璃纤维浸渍的环氧树脂绝缘材料制成。
玻璃纤维增强缠绕,抗弯强度高,机械性能优异。
硅橡胶复合外套防污性能优异,无须定期维护,使用寿命长,运行成本低。
2.2 环氧浇注干式变压器的内部绝缘设计环氧浇注干式变压器的绕组选择,有关设计参数如下:高压侧电压为110kV,低压侧为10kV,容量为20MVA,绝缘耐热等级为F级。
3 环氧树脂浇注干式变压器的绝缘老化分析环氧树脂的老化分为电应力老化和热应力老化,环氧树脂的电应力老化是由于生产制造时的微小缺陷,在电场作用下时,电场强度会集中分布这些微小缺陷上,当电场强度高于某一数值时,细微的缺陷就会导致出现局部放电,这一情况会使得绝缘层被腐蚀,从而破坏其结构。
变压器设计引线绝缘距离
5 圆形引线的绝缘距离一般结构见表5;特殊结构见表6注:①220 kV级变压器高1-低-高2结构的高1上下联线至本相线端及地; 220 kV级自耦变压器上下110 kV联线至地;均按工频试验电压240 kV水平选取绝缘距离。
②220 kV级变高-低结构以及220 / 110 kV级自耦变;高压上下联线至线端之绝缘距离按340 kV水平选取。
③当220 kV级引线直径d≥φ30时,允许引线每边绝缘采用δ=10。
表6 圆形引线特殊结构的绝缘距离表(表中S1、S2、S3、δ见表5)(mm)注:当电压≤40 kV 级的引线,可采用铜(铝)排(但≥154 kV 的线圈部位,不允许有裸铜排通过), 最小绝缘距离按表6 中S2.1, S2.2, S2.3, S2.4 选用;其至油箱夹件等的最小绝缘距离,按表5 中δ= 0 时的S1, S2, S6, S7选用。
6 内部线圈线端引线的绝缘距离见表7表7 内部线圈线端引线的绝缘距离表(mm)注:①* 为优先采用的引线每边绝缘厚度。
②▲适用于110 kV 级全绝缘线端及220 kV 级高压多线圈结构的高压2的线端。
③表中S9,S10为引线至金属压板的最小绝缘距离,如是绝缘压板时,只考虑机械距离。
④表中绝缘距离均为“最小绝缘距离”,设计时应采用“选用距离”,将“最小绝缘距离”加表4“制造公差”。
7 高压线端引线的绝缘距离见表88 铜(铝)排间及至线圈的绝缘距离见表9表9 铜(铝)排间及至线圈的绝缘距离表(mm)注:≤35(40)kV级排至线圈最小绝缘距离S 25 为纯油距(如有爬距时, 应折合成纯油距)。
9 线圈至油箱的绝缘距离见表10表10 线圈至油箱的绝缘距离表(mm)10 开关带电部位的绝缘距离10.1 置于器身顶上的开关带电部位的绝缘距离见表1110.2 置于相间的立式夹片式(DWJ)开关的绝缘距离见表1210.3 置于相间的立式鼓式(DW)开关的绝缘距离见表13注:绝缘距离下面的数值(kV)为选取该绝缘距离的工频试验电压水平。
安规对变压器的绝缘系统要求
安规对变压器的绝缘系统要求1.绝缘材料:变压器的绝缘系统应采用符合国家标准的绝缘材料,如绝缘纸、绝缘漆、绝缘胶片等。
这些材料应具有良好的绝缘性能和耐热、耐寒、耐湿等特性。
2.绝缘结构:变压器的绝缘系统应由绝缘件、导电件和接地件组成。
绝缘件主要包括绝缘垫、绝缘管、绝缘板等,用于隔离导电部分,防止电流直接通过。
导电件包括引线、铜瓦等,用于导电和传输电能。
接地件用于接地保护,防止绝缘破损引起的电击事故。
3.绝缘强度:变压器的绝缘系统应具有足够的绝缘强度,能够在额定电压下保持其绝缘性能。
绝缘强度一般指耐压试验,即在一定时间内施加一定电压,检测绝缘是否被击穿。
国家标准对不同类型的变压器绝缘强度有相应的要求。
4.绝缘电阻:变压器的绝缘系统应具有足够的绝缘电阻,能够防止漏电流引起的绝缘破损。
绝缘电阻是指在施加一定电压下测量的绝缘系统电阻。
一般要求变压器绝缘电阻不得低于一定要求值。
5.绝缘损耗:变压器的绝缘系统应具有低损耗、高效率的特点。
绝缘损耗是指绝缘材料中电能转化为热能或其他形式的能量损失,它与绝缘材料的特性和使用条件有关。
国家安规对变压器的绝缘损耗有严格的限制,以保证变压器的正常运行和节能。
6.绝缘监测:变压器的绝缘系统应配备绝缘监测装置,用于监测绝缘状况,及时发现绝缘故障,并采取相应措施。
常见的绝缘监测装置包括绝缘电阻仪、局部放电监测仪、超声波检测仪等。
7.绝缘维护:变压器的绝缘系统需要定期维护和检查,保持其良好的绝缘性能。
维护包括绝缘清洁、绝缘涂层补修、绝缘阻燃等。
同时,还应制定相应的维护计划和维修记录,确保绝缘系统的可靠性。
总之,安规要求变压器的绝缘系统具备良好的绝缘性能和安全性,保证变压器的正常运行和保护人身安全。
绝缘材料的选择、绝缘结构的设计、绝缘强度的测试、绝缘电阻的测量、绝缘损耗的控制、绝缘监测的实施以及维护和检修等都是确保变压器绝缘系统符合安规要求的重要环节。
变压器加强绝缘爬电距离设计
变压器加强绝缘爬电距离设计引言变压器是电力系统中使用最广泛的电器设备之一,其主要功能是将高电压的交流电能转换为低电压的交流电能,以满足不同电器设备的用电需求。
由于其运行时需要承受高压电流,因此变压器的绝缘设计是非常重要的,直接关系到电力系统的安全运行。
绝缘爬电距离作为绝缘设计中的一个关键参数,将对变压器的安全性和运行效率产生很大的影响。
本文将对变压器绝缘爬电距离的设计进行详细的介绍和分析。
一、绝缘爬电距离的概念绝缘爬电距离,指的是绝缘材料表面所能承受的最大电场强度下,两个不同电位的导体之间所需的最小贴附间距。
其值取决于工频电压、环境温度、大气压力、绝缘材料种类等因素。
二、绝缘爬电距离的影响因素1、工频电压工频电压是绝缘爬电距离的重要影响因素之一,它的高低与绝缘系统的性能直接相关。
在相同的工频电压下,绝缘爬电距离应该随着环境温度和大气压力的升高而降低。
2、绝缘材料的性能不同绝缘材料的电化学性能、分子结构和晶体结构等方面的差异,都会对绝缘爬电距离产生影响。
目前广泛使用的绝缘材料主要包括橡胶、PVC、TPE、XLPE等。
3、环境温度和大气压力环境温度和大气压力是绝缘爬电距离的两个非常重要的因素。
它们会影响绝缘材料的介质常数和极化率,从而影响绝缘爬电距离的大小。
4、绕组结构和材料变压器绕组的结构和材料也会对绝缘爬电距离产生影响。
绕组结构紧密、材料良好的变压器,其绝缘爬电距离要比松散、材料差的变压器更大。
三、绝缘爬电距离设计的方法在变压器的绝缘设计中,如何合理地设计绝缘爬电距离,以确保其安全稳定地运行,是非常关键的。
下面简要介绍几种常见的绝缘爬电距离设计方法。
1、根据电压等级和环境条件计算这种方法是根据变压器的电压等级和运行环境条件来计算绝缘爬电距离的大小。
具体方法是根据国家标准和行业规范的规定,结合现场实际情况,采用计算公式进行计算,以确定最小的绝缘爬电距离值。
这种方法适用于电力系统稳定、工况相对固定的场合。
电流互感变压器的设计要点
电流互感变压器的设计要点1.变压器等效电路的设计:变压器的设计基于变压器的等效电路模型,包括变压器的电感、电阻和互感等参数。
通过对等效电路模型的分析,可以确定变压器的参数,以满足特定的电流变比和功率传输要求。
2.放置和绝缘设计:电流互感变压器通常需要放置在潮湿、温度较高或腐蚀性环境中,因此需要考虑变压器的放置位置和绝缘设计。
变压器通常采用闭式结构,在外部放置绝缘材料来保护其内部元件。
在设计中,必须确保绝缘材料的选择和配置满足安全标准和环境要求。
3.磁芯设计:电流互感变压器的磁芯设计是关键的一步。
磁芯的选择和设计直接影响到变压器的效率和性能。
常用的磁芯材料包括硅钢片、铁氧体和氧化铁等,其中硅钢片是最常用的材料。
磁芯的设计需要考虑最小磁阻、最小漏磁和最小铁损耗等因素。
4.冷却系统设计:电流互感变压器在工作过程中会产生大量热量,需要合适的冷却系统来散热。
常见的冷却系统包括自然冷却和强制冷却两种。
自然冷却通过空气对变压器进行散热,而强制冷却使用风扇或液体流体来增强散热效果。
冷却系统的设计需要考虑功率损耗和温度升高,以确保变压器在额定负载下能够稳定运行。
5.绝缘涂层和包装:为了增强变压器的绝缘性能和耐用性,通常需要在变压器的外层添加绝缘涂层和包装材料。
这些材料可以提供额外的保护,并减少外界环境对变压器的影响。
绝缘涂层和包装材料需要符合相关的标准,并经过充分的测试和验证。
6.电磁兼容性(EMC)设计:电流互感变压器在工作过程中会产生电磁干扰,对周围的电子设备和电路造成干扰。
因此,在设计中需要考虑电磁兼容性,包括减少电磁辐射和电磁感应,以满足相关的国际标准和法规要求。
7.安全性和可靠性设计:电流互感变压器通常要求长期稳定运行,因此需要进行可靠性评估和设计。
在设计中需要考虑电压、电流和温度的要求,并选择合适的材料和结构来确保变压器的安全性和可靠性。
8.检测和保护装置:为了确保变压器的安全运行,通常需要安装检测和保护装置,如温度传感器、电流保护开关和过载保护开关等。
220kV电力变压器绝缘设计
220kV电力变压器绝缘设计(第二部分)1. 高压线圈冲击耐压核算冲击耐压试验是判断变压器绝缘在雷电冲击电压下的耐电强度最基本试验,其列入变压器型式试验,包括全波和截波,本次考察其全波作用下的强度。
冲击试验对绝缘结构中的纵绝缘是严格的考验。
其核算步骤如下:查冲击系数表可知,中部出线时的全波冲击系数为2.对于双线圈变压器主绝缘结构,根据冲击测量结果,两个线圈间全波电位差为112%。
折算成为工频电压:Ug=1.12*945/(2*√2)=1.12*945/2.828=105.28/2.828=374KV绝缘裕度为:561.7/374=1.5裕度大于1.25,能够满足技术要求。
3.低压(35KV)线圈对铁芯绝缘的耐电强度核算根据冲击测量结果,在高压线圈入波时,低压线圈中部对地全波感应电位为20%,考虑到低压线圈中振荡频率很高作用时间一般小于7~8微秒,同时低压线圈到铁芯主绝缘为厚纸筒大油隙结构,因此冲击系数取为2,则算成为工频电压:Ug=0.2*945/(2*√2)=66.8KV对于35KV级,低压线圈到铁芯距离取为27mm,由此算出其最小工频击穿电压为:Ugb=28.5*(1+2.14/√m)*m=28.5*(1+2.14/√2.7)*2.7=177KV其冲击耐电裕度为:177/66.8=2.65能够满足技术要求35KV线圈的工频试验电压为85KV,考虑到端部出线及铁芯表面电场不均匀,取放大系数为1.3,则裕度为177/(1.3*85)=1.6能够满足技术要求4.端部放电电压的核算高压变压器端部绝缘设计是主绝缘设计的重要组成部分。
由于该处的电场极不均匀,且由于铁轭是辐向不对称,所以电场也是不对称的。
由于短路机械强度的要求,线圈必须支撑于铁轭(压板)上,对于66KV及以上的变压器采用垫块于隔板(角环)分隔油隙。
由于该处电场不均匀,电力线经过两种介质(变压器油和绝缘纸板),并且斜入固体介质,即存在着沿固体绝缘表面的电场切向分量,因而属于滑闪型结构,如果线圈端部出现局部放电,在电场作用下就可能发展成沿固体绝缘沿面放电。
干式变压器绝缘标准
干式变压器绝缘标准干式变压器作为一种常见的电力设备,在电力传输和配电系统中起着至关重要的作用。
为了确保干式变压器的安全运行,制定了一系列的绝缘标准,以保证其绝缘性能和可靠性。
本文将就干式变压器绝缘标准进行详细介绍。
首先,干式变压器的绝缘材料应符合国家标准,具有良好的绝缘性能和耐电气应力能力。
在制造和安装过程中,应严格按照相关标准要求进行操作,确保绝缘材料的质量和可靠性。
其次,干式变压器的绝缘结构应设计合理,确保绝缘件之间的电场分布均匀,避免出现局部放电和绝缘击穿的情况。
在设计过程中,需要考虑绝缘结构的尺寸、形状和材料,以及绝缘件之间的间隙和连接方式,以提高整体的绝缘性能。
另外,干式变压器的绝缘测试也是至关重要的环节。
在生产过程中,需要对绝缘材料和绝缘结构进行严格的测试和检验,确保其符合相关的标准要求。
同时,在运行过程中,需要定期对干式变压器进行绝缘测试,及时发现和处理潜在的绝缘故障,保障设备的安全运行。
除此之外,干式变压器的绝缘标准还包括了绝缘油的使用和绝缘层的维护保养。
绝缘油应符合国家标准,具有良好的绝缘性能和热稳定性,以确保变压器的绝缘性能。
同时,需要定期对绝缘层进行清洁和检查,及时发现和处理绝缘层的老化和损坏,延长变压器的使用寿命。
总的来说,干式变压器的绝缘标准涉及到材料、结构、测试和维护等多个方面,需要在整个生产、运行和维护过程中严格遵守和执行。
只有通过严格的质量控制和维护管理,才能保证干式变压器的绝缘性能和安全可靠运行。
综上所述,干式变压器绝缘标准是保障设备安全运行的重要保障,需要制定和执行严格的标准和规范,以确保干式变压器在电力系统中的稳定运行,为电力传输和配电提供可靠的支持。
希望本文能对干式变压器的绝缘标准有所帮助,提高大家对干式变压器绝缘性能的认识和重视程度。
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材料商品名称初始磁导率i饱和磁通密度r /T B典型工作频率/Hz f硅钢3-97SiFe 1500 1.5-1.8 50-2k 铁氧体 MnZn 0.75-15k 0.3-0.5 10k-2M 铁氧体NiZn 0.2-1.5k 0.3-0.4 0.2M-100M 镍铁磁性合金 50-50NiFe 2000 1.42-1.58 50-2k 玻莫合金 80-20NiFe 25000 0.66-0.82 1-25k 非晶材料2605SC 1500 1.5-1.6 250k 非晶材料 2714A 200000 0.5-0.65 250k 铁基超微晶Finemet FT-3M30000001.0-1.220~100K脉冲变压器绝缘设计1. 设计要求初级边主电容充电电压为1000V ,初级线圈需220匝,线径需大于0.38mm ;脉冲变压器次级边,需输出至少3000V 空载电压,至少500V 负载电压,次级线圈需660匝,线径需大于0.18mm 。
初级、次级线圈间需耐受幅值60kV 、脉宽约几百μs 的冲击电压。
设计此脉冲变压器的绝缘结构(铁芯可自选)。
2. 绝缘要求本次设计采用油浸式封装,变压器绝缘主要包括原副边各绕组的纵绝缘(匝间绝缘和层间绝缘),两绕组间的主绝缘,高压绕组对铁轭的绝缘,高压绕组对油箱外壳绝缘,出线端绝缘等。
3. 具体设计选型过程3.1 铁芯材料分析表1 铁芯材料性能如表1所示,铁基超微晶具有初始磁导率高并且饱和磁密相对较高的特点,由此选择该材料作为本次变压器设计所采用的铁芯。
这种材料铁芯不宜切口,所以可用于小容量的手工绕组的变压器。
超微晶磁芯可向磁芯厂家定制特定的尺寸。
3.2 铁芯几何参数的选择由于使用的是超微晶进行手工绕组,本次设计不同于一般的先选铁芯在确定绕组绝缘的过程,首先对绕组和绝缘的尺寸进行计算,然后确定铁芯尺寸,这样有利于充分使用窗口面积,方便绕组。
经过绝缘设计后可得到如下图1所示的尺寸的铁芯,该铁芯由两块环型拼成。
图1 铁芯的几何参数变压器磁芯几何截面积为:250502500c A mm =⨯=窗口面积为:21303529100a W mm =⨯⨯=磁芯有效截面积为:20.725001750m c c A K A mm =⋅=⨯=其中K c 为磁芯截面系数,根据厂家提供的参数在这里取值为0.7。
本次变压器设计工作频率为1500Hz ,取工作磁密为0.5T ,绕组匝数220匝,原边电压1000V ,取波形系数K=4,由下面公式可以看出所选磁芯有效截面积可以满足要求。
m mV KfNB A =由于原边电压较低,其与铁芯之间的绝缘可以用一层0.2mm DMD 纸实现,DMD纸的硬度高,也可以起到保护的作用,防止铁芯毛刺刺伤原边导线的绝缘。
3.3原副边绕组的设计3.3.1绕组的绝缘结构的基本要求绕组绝缘结构需满足以下的基本要求[1]:1.绕组绝缘应当具有足够的抗电强度,在各种可能的过电压下都不应该发生击穿或飞弧;2.绕组的寄生时间常数应当尽可能小;这里主要考虑两绕组间的和绕组匝间分布电容要尽量小。
3.在最高工作温度下及规定的使用期限内,绕组绝缘的电气和机械性能应满足要求。
4.段间油道必须在最佳范围内选择。
油道太小,会使场强增加,降低了绕组的绝缘性能。
但油道太大,也会使场强增大,对绝缘没有好处。
5.增大匝绝缘可以有效地减小场强。
当场强较大时,采用增加匝绝缘的方法比增大油道等其它措施能更有效地降低场强。
6.尽量降低或限制线段的段间梯度。
线段的电位是最高的,线端附近的绝缘是整个绕组绝缘的关键部位。
为减小此处场强,必须采取各种措施增加纵向电容,减小段间梯度。
因此,所用绝缘材料的抗电强度越高越好,介电常数越小越好。
常用绝缘材料的性能如下表所示[2]。
表2 常用绝缘材料的性能(0.5)电绝缘纸QB 342-73 4.5 95 360 (0.1)绝缘漆布GB 1306-77 2.8-7.7 105-150 120-300 有机硅漆布JB 881-75 180 120-250 聚四氟乙烯HG 2-537-67 1.8-2.2 250 250-600 聚酯薄膜JB 1256-77 3 120 100聚酰胺薄膜— 3.5-4 180 90聚酰亚胺膜— 3 250 100环氧混合料— 3.3-4.7 130 200-300 有机玻璃— 3.5-4.5 110 180-350 绕组结构及其绝缘方式由脉冲变压器的电压、使用条件及功率来确定。
其中绕组工作电压是确定绝缘结构的主要因素。
3.3.2变压器线圈的冲击特性等值电路如图2所示,与电感并联的电容支路是由匝间电容、段间分布电容通过等值计算获得的纵向电容,通常称为纵向等值电容;接在电感两端的电容是由绕组间的分布电容、绕组对铁芯的分布电容、绕组对油箱的分布电容等值的横向电容。
起始时刻冲击电压的分布主要由单位长度的横向电容对单位长度的纵向电容的比值来决定的,比值越大,电压分布越不均匀,大部分电压主要降落在靠近入波端的小部分线圈上,而电压最终分布将由电感电路决定,即基本呈线性分布。
起始分布和最终分布之差会引起振荡过程。
因此,在冲击电压下,起始电压分布越接近最终电压分布,振荡电压的幅值越小,出现过电压的可能性也越小[3]。
图2 线圈暂态等值电路本次设计需要考虑变压器原副边之间主绝缘会有60kV的冲击电压,所以原副边绕组上也有可能承受短时冲击高压,因此绕组不能只考虑稳态时的电压分布,在设计纵绝缘时要设法改善匝间电位梯度,并要适当提高匝间绝缘的耐受电压。
为改善匝间电位分布,本文所设计的变压器原副边绕组采用同心圆筒式绕组,其中原边绕组为单层结构,副边采用分层分段式绕法,其结构如图3所示。
图3 绕组绝缘结构该绕制方法具有卷制工艺简单;各层对铁轭绝缘距离不同分级绝缘;层间电容大,对地电容小,冲击电压下层间电压分布较均匀等优点。
而在低功率低电流变压器中,该绕法机械强度不易保证,层间轴向油道长而窄,不利于散热的缺点可以忽视。
为了减小绕组绝缘处的分布电容,希望采用介电常数较小的绝缘材料。
由于脉冲变压器设计为油浸式,所以绝缘结构是纸油混合的。
常用的绝缘材料是电缆纸和绝缘厚纸。
根据允许表面电场强度为2-3kV/mm来确定绝缘爬距。
在确定绝缘间隙的厚度时,根据允许电场强度为4-5kV/mm来确定绝缘间隙。
对于原边,绕组设计为单层密绕结构,导线选择杭州伟峰电子公司生产的Φ0.1*20的多股绞线,该导线为聚四氟乙烯膜包线,导线直径为0.5mm,其绝缘膜可耐受10kV稳态电压,非常适合于绕组需承受几十千伏级冲击电压而冲击电压具体参数具有很强的随机性的工作环境。
这样匝间可以不再使用其他绝缘材料,利用导线本身绝缘膜即可,原边绕组高度为110mm。
在铁芯和原边绕组之间铺设一层厚度为1mm的电绝缘纸,原边绕组对铁芯爬距取10倍裕量,即都取为5mm,则原边绕组总高度为120mm。
原边厚度为1.5mm。
对于副边,绕组设计为两段三层结构,导线型号取为Φ0.1*5的膜包线,导线直径为0.3mm,匝间同样采用导线本身绝缘就可认为能够耐受几十千伏级冲击电压。
每段绕线按照从底层到上层120+110+100的绕线方式,每段长度为36mm,在冲击电压下,每层之间最高电压差为十几千伏,层间使用油纸绝缘,每层厚度为2mm,爬距取为5mm,段间距离取为10mm。
副边绕组的厚度为5mm。
3.4原副边绕组之间主绝缘设计变压器主绝缘设计时,必须了解绝缘结构中的电场分布、出现最大场强值及其部位,从而合理的进行主绝缘设计,并使其绝缘水平对试验电压具有一定裕度。
对于油浸式电力变压器,最大场强值点发生在静电板的拐角处,由于本次设计所选用的绝缘结构与上述电力变压器较相似,可以由此推断所设计变压器的最大场强值也发生在静电板拐角处,该点绝缘需加强。
3.4.1电场影响因素分析为了优化主绝缘结构,通过查阅资料可以知道变压器内部电场分布受以下几点的影响较大[4]。
1.主空道距离m对最大场强值Emax的影响:随着绕组间空道距离的减小,最大场强值Emax的变化率也逐渐增大,其变化规律为非线性。
2.高压绕组端部到铁轭的距离H对最大场强值Emax的影响:H对最大场强值Emax的影响较m要小很多,所以从节约成本的角度看,在符合性能要求的前提下,减小H可以有效的节约成本而不会对最大场强值造成较大影响,从降低最大场强值的角度看,减小H对最大场强值的影响有限。
3.静电环曲率半径ρ的变化对最大场强Emax的影响:随着静电环曲率半径ρ的逐渐增大,最大场强值Emax逐渐减小,说明经典话曲率半径ρ对最大场强值有较大影响,且大于H对最大场强值的影响,所以不宜通过减小静电板厚度增加H,那样会缩小ρ的变化空间,从而影响最大场强值。
4.静电板绝缘厚度对最大场强值Emax的影响随着静电环绝缘层厚度S逐渐增加,最大场强值Emax逐渐减小,增加静电板绝缘层厚度S可以有效地降低最大场强值Emax。
在变化量相同的情况下,静电板绝缘层厚度S对最大场强值的影响远大于其他因素的影响,但是S的变化空间有限,因为S增大使静电环对线匝的电容减小,从而减小了对线段的冲击保护作用。
3.4.2绝缘距离的确定绝缘距离的确定粗略地讲,当脉冲宽度大于10-15μs时,绝缘材料的性能和工频电压时相同。
当脉冲宽度为1μs左右时,绝缘材料的抗电强度大约比工频时高两倍。
在宽度为1-10μs的范围内,随脉冲宽度的增长,绝缘材料的抗电强度成比例地下降。
进行脉冲变压器设计时,如果不知道绝缘材料的脉冲参数,就可以按照上述原则确定绝缘距离。
图4 变压器主绝缘结构图变压器主绝缘的结构如图4所示,主绝缘采用油——隔板形式[5],在油浸式电力变压器绝缘结构中,绝缘纸板是广泛应用的绝缘材料之一,绝缘纸板在变压器绝缘中主要用作主绝缘的隔板、绕组间支撑条、垫块、绕组的支撑绝缘和铁轭绝缘,在110kV 级及以上变压器中作隔板和角环等。
因此,本次设计主绝缘采用介电常数较小的变压器油和电绝缘纸组合的方式,考虑初次级绕组之间为均匀电场,电绝缘纸的介电常数取为 4.5,变压器油介电常数取 2.2,两绕组间近似视为均匀电场,初次级耐受电压为百微秒级60kV 脉冲电压,所以绝缘材料的电气强度取为稳态电气强度,耐压取4倍裕量,则耐受电压为240kV ,则有:==2.05E E εε油纸纸油+=240kV E d E d 油油纸纸可取总绝缘间距为10mm ,电绝缘纸总厚度取为4mm ,分为4层,每层之间垫有撑条,油道总厚度为6mm 。
静电板与高压绕组首端第一匝联接在一起,有改善端部电场分布以及改善绕组首段电压梯度分布的作用。
可取静电板厚度为1mm 。
由于本次设计变压器电压水平较低,可不设计角环,或凭经验取适当角环结构即可。