-变压器绝缘

2 E Er2 Ea 0.02U
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：
U 49.7513 2 1.9 1738 (kV )
7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－工频电压校验
放电量约10 －7～ 10－8 C 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。
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
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。
5 高压绕组绝缘结构基本特点
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
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：
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－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。
高电压绝缘技术
第九章：变压器绝缘
1 变压器结构简介 铁轭 铁芯
低压绕组
A
高压绕组 高压引线
B
C
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
冲击电压下绕组间电 压分布规律：
dU x Q dx Ck
dQ U xC dx
d 2U x C Ux dx Ck
U x U0 sh (l x) shl U x U0 ch (l x) ch l
l
C0 C Cl l Ck Ck / l Ck 0
8 －纵绝缘－纵向电场分析
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。
0 d0 p
Ut
d
K1 K 2 K 3 Eb min
p
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ小 击穿 场强
7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计
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Ck 1：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。
5 高压绕组绝缘结构基本特点
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
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
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
7 主绝缘－绕组对铁轭－特点
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－措施
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－引线绝缘
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。
8 －变压器的内部保护－纵向电场分析
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：
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－冲击电压校验
某500kV油浸变压器，中部进线，主绝缘由0.5 mm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69.5 mm。 2）K1＝0.93，K2＝1.35 径向场强Er： U Er K1 K 2 0.93 1.35 U / 69.5 0.018U d 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： U 49.75 E Ea 0.105U / 12 0.0087 U 4）合成场强E为：
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）
6 油浸式变压器绝缘－绝缘纸
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；