高電壓-9變壓器絕緣

第九章：變壓器絕緣8/601變壓器結(jié)構(gòu)簡介ABC鐵軛鐵芯高壓繞組低壓繞組高壓引線9/602變壓器繞組餅式結(jié)構(gòu)10/603絕緣分類11/604絕緣形式概況目前最廣泛：油浸紙；絕緣油起絕緣和散熱雙重作用；93起事故中，絕緣事故占80％，其中匝絕緣43％、主絕緣23％、套管絕緣15％。干式變壓器：無油、防火、防爆；環(huán)氧樹脂干式變壓器：35kV已掛網(wǎng)運(yùn)行；

SF6氣體絕緣變壓器：更高等級，重量小、噪音小、不易老化、耐濕耐污、承受過載能力?。?/p>

XLPE電纜繞制變壓器12/601：圓筒式2：餅式

1）連續(xù)式

2）糾結(jié)式

3）連續(xù)－糾結(jié)式5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)13/605高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)1圓筒式：繞制工藝簡單；層間電容大、對地電容小，在沖擊電壓下層間電壓分布較均勻；但端面小，軸向固定困難；層間油道長而窄，不利于散熱。14/605高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)2餅式：1）連續(xù)式：繞法簡單縱向電容小，在雷電沖擊下各線餅間電壓分布很不均勻。15/602餅式：1）糾結(jié)式：繞法復(fù)雜縱向電容大，有利于改善在雷電沖擊下各線餅間電壓分布。220kV及以上常采用糾結(jié)式5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)16/606油浸式變壓器絕緣－變壓器油1：工程變壓器油有雜質(zhì)、氣泡、水分，介電強(qiáng)度遠(yuǎn)低于純凈油2：受潮變壓器油的擊穿電壓與溫度關(guān)系密切3：老化因素：1）熱老化：粘度增大，顏色變深，介損增大，油泥增多，擊穿電壓下降2）電老化：局部放電使油分子縮合成更高分子量的臘狀物（影響散熱），同時(shí)溢出氣體（使放電更易發(fā)生）17/60絕緣紙用硫酸鹽木紙漿制成，含有許多氣隙，透氣性好、吸油性好。常用種類：電纜紙：（0.08~0.12mm厚），導(dǎo)線絕緣、層間絕緣和引線絕緣；電話紙：更薄，出線頭和引線絕緣；皺紋紙：更柔軟，出線頭和引線絕緣；絕緣紙板：繞組間的墊塊、隔板、絕緣筒、角環(huán)；絕緣成型件：直接用紙漿按電場形狀制成6油浸式變壓器絕緣－絕緣紙18/606油浸式變壓器絕緣－油紙絕緣油與紙配合使用，可以互相彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，顯著增強(qiáng)絕緣性能。因紙纖維為多孔性的極性介質(zhì)，極易吸收水分。當(dāng)油浸紙板的吸濕量超過3～5％后，介電強(qiáng)度劇烈下降。檢修、投運(yùn)前都要注意防潮。19/606油浸式變壓器絕緣：油－屏障絕緣分類：覆蓋層、絕緣層、屏障（隔板、極間隙）。覆蓋層：在曲率半徑較小的電極上覆蓋絕緣材料或漆膜，限制了泄漏電流，阻止了雜質(zhì)小橋的發(fā)展，使工頻擊穿電壓提高，因而充油設(shè)備里很少采用裸導(dǎo)體。例：較均勻電場中提高70％，極不均勻電場中提高15％20/606油浸式變壓器絕緣：油－屏障絕緣絕緣層：在曲率半徑很小的電極上包裹較厚的絕緣層，使絕緣表面的最大場強(qiáng)明顯降低，有利于提高整個(gè)間隙的工頻和沖擊擊穿電壓。例：引線對箱壁的油隙為100mm時(shí)，在裸線上包3mm厚絕緣層，擊穿電壓提高1倍。21/606油浸式變壓器絕緣：油－屏障絕緣屏障：在繞組間、相間、對鐵芯、對鐵軛的油隙中宜放置尺寸較大（形狀與電極相適應(yīng)）的紙筒或紙板屏障，不但能阻止小橋形成，而且集聚在屏障上的空間電荷使屏障另一側(cè)的電場變得均勻。多屏障：將油隙分隔成多個(gè)較短的油隙，則擊穿場強(qiáng)更高，超高壓變壓器常采用薄紙小油道。例：紙筒總厚度占油隙總尺寸的30～40％；超高壓變壓器采用瓦楞紙22/606油浸式變壓器絕緣：

油－屏障絕緣a/d<0.4約提高2倍23/607主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－結(jié)構(gòu)24/607主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計(jì)原則：1）工頻1分鐘及沖擊耐壓下不應(yīng)發(fā)生油隙擊穿或閃絡(luò)；

2）在工作電壓下不出現(xiàn)有害的局放。計(jì)算方法：重要部位用數(shù)值計(jì)算，繞組間、繞組對鐵芯用同軸圓柱場分析。等效簡化：按介電常數(shù)的比例將紙筒的總厚度折合成等值油隙距離后估算油隙中的最大場強(qiáng)數(shù)值：25/607主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計(jì)等效簡化：按介電常數(shù)的比例將紙筒的總厚度折合成等值油隙距離后估算油隙中的最大場強(qiáng)數(shù)值：Ut：工頻1分鐘耐壓Ebmin：油隙最小擊穿場強(qiáng)d0、dp：油、紙層厚度K1：繞組內(nèi)外差異引入的電場集中系數(shù)K2：撐條引入的集中系數(shù)1.25~1.45K3：安全裕度1.326/607主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計(jì)油隙最小擊穿場強(qiáng)27/60強(qiáng)油體積：處于90％～100％最大場強(qiáng)范圍內(nèi)的油的體積。油的介電強(qiáng)度與強(qiáng)油體積有關(guān)：若油道越窄、各處的強(qiáng)油體積減小，介電強(qiáng)度可明顯提高。7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計(jì)28/607主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計(jì)29/60放電量約10－7～10－8C的放電在絕緣表面形成爬電痕跡對高壓油浸變壓器要求在1.3及1.5倍相電壓下的局部放電量分別不超過300pC及500pC。7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－工頻電壓校驗(yàn)30/60繞組端部對鐵軛間的電場很不均勻，而且有很強(qiáng)的與絕緣層相平行的切向分量，很容易發(fā)生滑閃僅增長沿面距離對提高工頻及沖擊耐壓作用不大。7主絕緣－繞組對鐵軛－特點(diǎn)31/601）采用多個(gè)角環(huán)、成型件等，并將絕緣件按等位面設(shè)計(jì)→減少與絕緣件相切的電場分量2）將高壓引線布置在繞組中部（繞組中部的電場更均勻）3）高壓引線在端部時(shí)，加靜電板：在絕緣環(huán)上用金屬帶包裹成一個(gè)具有較大曲率半徑的不閉合金屬環(huán)，再包以很厚的絕緣層。7主絕緣－繞組對鐵軛－措施32/60靜電板最大場強(qiáng)計(jì)算7主絕緣－繞組對鐵軛－措施33/60采用直徑較粗的導(dǎo)線，并包以很厚的絕緣層：保證在試驗(yàn)電壓下導(dǎo)線表面和絕緣層表面的電場都不超過各自擊穿場強(qiáng)；兩平行導(dǎo)線間電場可按平行圓柱體電極的電場來估算；導(dǎo)線與外殼平行時(shí)，可按圓柱對平面電極的電場來計(jì)算不均勻電場中，引線絕緣的擊穿電壓略大于油中針對針的擊穿電壓。7主絕緣－引線絕緣34/60沖擊電壓下繞組間電壓分布規(guī)律：8－變壓器的內(nèi)部保護(hù)－縱向電場分析單位長度對地電容：C單位長度繞組間電容：CkC0——整個(gè)繞組總的對地電容Ck0——整個(gè)繞組總的串聯(lián)（縱向）電容35/60沖擊電壓下繞組間電壓分布規(guī)律：8－變壓器的內(nèi)部保護(hù)－縱向電場分析單位長度對地電容：C單位長度繞組間電容：Ck36/60沖擊電壓下繞組間電壓分布規(guī)律：8－變壓器的內(nèi)部保護(hù)－縱向電場分析X方向電位梯度：連續(xù)繞組al約5~15，cthal→1；al越大，電壓分布越不均勻，增大繞組間電容，可減小al37/608－縱絕緣－縱向電場分析初始電壓按電容鏈分布，穩(wěn)態(tài)電壓按電阻分布，暫態(tài)過程發(fā)生激烈振蕩38/608－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護(hù)措施單位長度對地電容：C單位長度繞組間電容：CkC0——整個(gè)繞組總的對地電容Ck0——整個(gè)繞組總的串聯(lián)（縱向）電容39/608－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護(hù)措施原則：減小C0，增大Ck1：靜電板：使第一餅各匝間電容增大，且影響到后續(xù)幾個(gè)餅的電壓分布。40/608－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護(hù)措施原則：減小C0，增大Ck2：糾結(jié)式繞法：通過改變匝間位置來增大縱向電容；例雙餅連續(xù)式為553pF，糾結(jié)式13884pF。41/608－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護(hù)措施原則：減小C0，增大Ck3：內(nèi)屏蔽（插入電容）：將屏蔽線匝直接繞在連續(xù)式線圈內(nèi)部，端頭懸空，不參與變壓器正常運(yùn)行，增大了縱向電容。42/608－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護(hù)措施原則：減小C0，增大Ck4：圓筒式：層間電容大，對地電容小。若在首末端各加一靜電屏，起始分布更接近與穩(wěn)態(tài)分布。43/608－縱絕緣－校驗(yàn)1：在沖擊電壓下，根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)的梯度電壓來考慮；梯度電壓可通過計(jì)算或?qū)嶓w測試獲?。桓鶕?jù)該處梯度電壓的峰值和持續(xù)時(shí)間，參考已有典型絕緣結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)。2：糾結(jié)式繞法：工頻下匝間電壓較大，應(yīng)校核工作電壓下是否會出現(xiàn)局部放電。高壓電機(jī)絕緣45/601發(fā)電機(jī)定子繞組結(jié)構(gòu)－外殼與鐵芯46/601發(fā)電機(jī)定子繞組結(jié)構(gòu)－鐵芯硅鋼片47/601發(fā)電機(jī)定子繞組結(jié)構(gòu)－定子繞組48/601發(fā)電機(jī)定子繞組結(jié)構(gòu)－定子繞組49/602定子線棒截面50/603發(fā)電機(jī)絕緣工作環(huán)境特點(diǎn)1）熱作用：膨脹系數(shù)不同（銅線、絕緣層、鐵芯）；熱脹冷縮使絕緣層開裂、產(chǎn)生空隙2）機(jī)械力作用：振動(dòng)（周期性交變點(diǎn)動(dòng)力）、磨損絕緣層、使導(dǎo)線和絕緣件斷裂3）電場作用：發(fā)生電暈等，絕緣以云母為主。51/60舊：“黑絕緣”，瀝青云母帶：由云母（云母片，稀缺材料）、膠粘劑（瀝青）和補(bǔ)強(qiáng)材料（紙或布）組成，很不均勻，擊穿場強(qiáng)分散性很大，耐熱級別低（A級）機(jī)械強(qiáng)度低絕緣檢查：電壓與介損4絕緣材料52/60新：“黃絕緣”，環(huán)養(yǎng)粉云母帶：由粉云母、環(huán)氧樹脂（以環(huán)氧樹脂代替瀝青作為膠粘劑）和玻璃絲帶組成，機(jī)電強(qiáng)度都高，具有“熱彈性”，耐熱性（F級）、介損和壽命均有改善。從工藝上分為少膠型和多膠型4絕緣材料53/60將槽壁近似為平行板，則平均場強(qiáng)為Eav=U/d：在導(dǎo)線棱角處曲率半徑很小，此處最大場強(qiáng)為：r=0.5mm，工作場強(qiáng)表如下：5絕緣厚度與工作場強(qiáng)54/60電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：固體絕緣，氣體存在絕緣內(nèi)部，氣體上的場強(qiáng)較高時(shí)，易發(fā)生局放、電暈。（具有腐蝕性）6槽部防暈措施55/60（一）槽部電暈：發(fā)生在絕緣內(nèi)部的氣隙，絕緣與鐵芯間的空氣層6槽部防暈措施導(dǎo)線與鐵芯電場近似為絕緣層（厚di）及薄氣隙（dg）串聯(lián)。在額定工作相電壓氣隙上的場強(qiáng)峰值氣體相對介電常數(shù)≈1絕緣層≈556/60（一）槽部電暈：發(fā)生在絕緣內(nèi)部的氣隙，絕緣與鐵芯間的空氣層6槽部防暈措施絕緣距離環(huán)氧云母帶的絕緣厚度與電壓關(guān)系（查表）代入得57/60（一）槽部電暈：發(fā)生在絕緣內(nèi)部的氣隙，絕緣與鐵芯間的空氣層6槽部防暈措施dg約0.3~0.5mm時(shí)最易放電58/60（一）槽部電暈：發(fā)生在絕緣內(nèi)部的氣隙，絕緣與鐵芯間的空氣層6槽部防暈措施1）采用云母、玻璃絲、環(huán)氧樹脂等耐電暈材料

2）在線棒與槽壁之間加入半導(dǎo)體層：在線棒地絕緣層外