變壓器絕緣-高電壓絕緣技術(shù)課件

高電壓絕緣技術(shù)變壓器絕緣高電壓絕緣技術(shù)變壓器絕緣1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1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2變壓器繞組餅式結(jié)構(gòu)2變壓器繞組餅式結(jié)構(gòu)3絕緣分類3絕緣分類4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??；

XLPE電纜繞制變壓器4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1：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1：圓筒式5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點5

高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點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。5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點1圓筒式：5

高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點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。5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點2餅式：1）連續(xù)式：2餅式：2）糾結(jié)式：繞法復雜縱向電容大，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2餅式：2）糾結(jié)式：5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點6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，介電強度遠低于純凈油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），同時溢出氣體（使放電更易發(fā)生）6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、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。6油浸式變壓器絕緣－油紙絕緣油與紙配合使用，可以互相彌補各自的缺點，顯著增強絕緣性能。因紙纖維為多孔性的極性介質(zhì)，極易吸收水分。當油浸紙板的吸濕量超過3～5％后，介電強度劇烈下降。檢修、投運前都要注意防潮。6油浸式變壓器絕緣－油紙絕緣油與紙配合使用，可以互相彌補各6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)備里很少采用裸導體。例：較均勻電場中提高70％，極不均勻電場中提高15％6油浸式變壓器絕緣：油－屏障絕緣分類：覆蓋層、絕緣層、屏障6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明顯降低，有利于提高整個間隙的工頻和沖擊擊穿電壓。例：引線對箱壁的油隙為100mm時，在裸線上包3mm厚絕緣層，擊穿電壓提高1倍。6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6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）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：將油隙分隔成多個較短的油隙，則擊穿場強更高，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6油浸式變壓器絕緣：油－屏障絕緣屏障：在繞組間、相間、對鐵6油浸式變壓器絕緣：

油－屏障絕緣6油浸式變壓器絕緣：

油－屏障絕緣7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－結(jié)構(gòu)7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－結(jié)構(gòu)7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計原則：1）工頻1分鐘及沖擊耐壓下不應發(fā)生油隙擊穿或閃絡；

2）在工作電壓下不出現(xiàn)有害的局放。計算方法：重要部位用數(shù)值計算，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數(shù)值：Ut：工頻1分鐘耐壓Ebmin：油隙最小擊穿場強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)K3：安全裕度7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計原則：1）工頻1分鐘及沖7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計油隙最小擊穿場強7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計油隙最小擊穿場強強油體積：處于90％～100％最大場強范圍內(nèi)的油的體積。油的介電強度與強油體積有關(guān)：若油道越窄、各處的強油體積減小，介電強度可明顯提高。7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計強油體積：處于90％～100％最大場強范圍內(nèi)的油的體積。77主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－沖擊電壓校驗某500kV油浸變壓器，中部進線，主絕緣由0.5mm瓦楞紙－小油道（4mm）共14層組成。計算：1）總紙層厚度9mm，總油層厚度56mm，總等值油隙距離69.5mm。2）K1＝0.93，K2＝1.35徑向場強Er：3）全波沖擊下餅間最大電位差為入浸波的10.5％，該處油道寬12mm，則軸向場強Ea為：4）合成場強E為：5）此5mm油道在工頻電壓下最小擊穿場強為13kV/mm，全波沖擊系數(shù)1.9，結(jié)構(gòu)沖擊擊穿電壓為：7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－沖擊電壓校驗某500kV油浸放電量約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－工頻電壓校驗放電量約10－7～10－8C的放電在絕緣表面形成爬電痕跡繞組端部對鐵軛間的電場很不均勻，而且有很強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－特點繞組端部對鐵軛間的電場很不均勻，而且有很強的與絕緣層相平行的采用多個角環(huán)、成型件等，并將絕緣件按等位面設(shè)計＝》減少與絕緣件相切的電場分量將高壓引線布置在繞組中部高壓引線在端部時，加靜電板：在絕緣環(huán)上用金屬帶包裹成一個具有較大曲率半徑的不閉合金屬環(huán)，在包以很厚的絕緣層。7主絕緣－繞組對鐵軛－措施采用多個角環(huán)、成型件等，并將絕緣件按等位面設(shè)計＝》減少與絕緣采用直徑較粗的導線，并包以很厚的絕緣層＝》保證在試驗電壓下導線表面和絕緣層表面的電場都不超過各自擊穿場強兩平行導線間電場可按平行圓柱體電極的電場來估算導線與外殼平行時，可按圓柱對平面電極的電場來計算不均勻電場中，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－引線絕緣采用直徑較粗的導線，并包以很厚的絕緣層＝》保證在試驗電壓下導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－縱向電場分析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－縱向電8－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8－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8－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護措施原則：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)幾個餅的電壓分布。2：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。3：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行，增大了縱向電容。4：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。8－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護措施原則：減小C0，增大Ck8－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護措施8－縱絕緣－變壓器的內(nèi)部保護措施8－縱絕緣－校驗1：在沖擊電壓下，根據(jù)實際可能出現(xiàn)的梯度電壓來考慮；梯度電壓可通過計算或?qū)嶓w測試獲取；根據(jù)該處梯度電壓的峰值和持續(xù)時間，參考已有典型絕緣結(jié)構(gòu)的試驗數(shù)據(jù)，進行校驗。2：糾結(jié)式繞法：工頻下匝間電壓較大，應校核工作電壓下是否會出現(xiàn)局部放電。8－縱絕緣－校驗1：在沖擊電壓下，根據(jù)實際可能出現(xiàn)的梯度電高電壓絕緣技術(shù)變壓器絕緣高電壓絕緣技術(shù)變壓器絕緣1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1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2變壓器繞組餅式結(jié)構(gòu)2變壓器繞組餅式結(jié)構(gòu)3絕緣分類3絕緣分類4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??；

XLPE電纜繞制變壓器4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1：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1：圓筒式5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點5

高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點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。5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點1圓筒式：5

高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點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。5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點2餅式：1）連續(xù)式：2餅式：2）糾結(jié)式：繞法復雜縱向電容大，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2餅式：2）糾結(jié)式：5高壓繞組絕緣結(jié)構(gòu)基本特點6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，介電強度遠低于純凈油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），同時溢出氣體（使放電更易發(fā)生）6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、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。6油浸式變壓器絕緣－油紙絕緣油與紙配合使用，可以互相彌補各自的缺點，顯著增強絕緣性能。因紙纖維為多孔性的極性介質(zhì)，極易吸收水分。當油浸紙板的吸濕量超過3～5％后，介電強度劇烈下降。檢修、投運前都要注意防潮。6油浸式變壓器絕緣－油紙絕緣油與紙配合使用，可以互相彌補各6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)備里很少采用裸導體。例：較均勻電場中提高70％，極不均勻電場中提高15％6油浸式變壓器絕緣：油－屏障絕緣分類：覆蓋層、絕緣層、屏障6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明顯降低，有利于提高整個間隙的工頻和沖擊擊穿電壓。例：引線對箱壁的油隙為100mm時，在裸線上包3mm厚絕緣層，擊穿電壓提高1倍。6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6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）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：將油隙分隔成多個較短的油隙，則擊穿場強更高，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6油浸式變壓器絕緣：油－屏障絕緣屏障：在繞組間、相間、對鐵6油浸式變壓器絕緣：

油－屏障絕緣6油浸式變壓器絕緣：

油－屏障絕緣7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－結(jié)構(gòu)7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－結(jié)構(gòu)7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計原則：1）工頻1分鐘及沖擊耐壓下不應發(fā)生油隙擊穿或閃絡；

2）在工作電壓下不出現(xiàn)有害的局放。計算方法：重要部位用數(shù)值計算，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數(shù)值：Ut：工頻1分鐘耐壓Ebmin：油隙最小擊穿場強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)K3：安全裕度7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計原則：1）工頻1分鐘及沖7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計油隙最小擊穿場強7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計油隙最小擊穿場強強油體積：處于90％～100％最大場強范圍內(nèi)的油的體積。油的介電強度與強油體積有關(guān)：若油道越窄、各處的強油體積減小，介電強度可明顯提高。7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計強油體積：處于90％～100％最大場強范圍內(nèi)的油的體積。77主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－設(shè)計7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－沖擊電壓校驗某500kV油浸變壓器，中部進線，主絕緣由0.5mm瓦楞紙－小油道（4mm）共14層組成。計算：1）總紙層厚度9mm，總油層厚度56mm，總等值油隙距離69.5mm。2）K1＝0.93，K2＝1.35徑向場強Er：3）全波沖擊下餅間最大電位差為入浸波的10.5％，該處油道寬12mm，則軸向場強Ea為：4）合成場強E為：5）此5mm油道在工頻電壓下最小擊穿場強為13kV/mm，全波沖擊系數(shù)1.9，結(jié)構(gòu)沖擊擊穿電壓為：7主絕緣－繞組間或繞組對鐵芯－沖擊電壓校驗某500kV油浸放電量約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－工頻電壓校驗放電量約10－7～10－8C的放電在絕緣表面形成爬電痕跡繞組端部對鐵軛間的電場很不均勻，而且有很強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－特點繞組端部對鐵軛間的電場很不均勻，而且有很強的與絕緣層相平行的采用多個角環(huán)、成型件等，并將絕緣件按等位面設(shè)計＝》減少與絕緣件相切的電場分量將高壓引線布置在繞組中部高壓引線在端部時，加靜電板：在絕緣環(huán)上用金屬帶包裹成一個具有較大曲率半徑的不閉合金屬環(huán)，在包以很厚的絕緣層。7主絕緣－繞組對鐵軛－措施采用多個角環(huán)、成型件等，并將絕緣件按等位面設(shè)