变压器绝缘结构设计课程设计(哈理工)..
变压器保护课程设计

变压器保护课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握变压器保护的基本原理、保护装置的构成及保护功能,培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:•掌握变压器的基本原理和结构;•理解变压器故障类型及其产生的原因;•学习变压器保护的原理和方法;•了解保护装置的构成和功能。
2.技能目标:•能够分析变压器故障并进行保护装置的选择和配置;•能够进行保护装置的调试和维护;•能够运用保护装置对变压器进行保护。
3.情感态度价值观目标:•培养学生的责任感和安全意识,使其能够认真对待变压器保护工作;•培养学生团队合作精神,使其能够与同事共同完成保护工作;•培养学生持续学习的意识,使其能够不断更新知识,提高自身能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.变压器的基本原理和结构:介绍变压器的工作原理、分类、主要部件及其功能。
2.变压器故障类型及其产生的原因:分析变压器的内部和外部故障类型,探讨其产生原因。
3.变压器保护的原理和方法:讲解变压器保护的基本原理、保护装置的类型及保护功能。
4.保护装置的构成和功能:介绍保护装置的构成、各部分的作用及保护功能实现的方法。
5.保护装置的调试和维护:讲解保护装置的调试方法、维护注意事项及故障处理。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用以下教学方法:1.讲授法:讲解基本原理、概念和故障处理方法,使学生掌握基本知识。
2.讨论法:学生针对实际案例进行分析讨论,培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法:分析典型故障案例,使学生了解保护装置的应用和实际效果。
4.实验法:安排实验室实践环节,让学生亲自动手操作,加深对知识的理解和记忆。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,为学生提供系统的学习资料。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,帮助学生拓展知识面。
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。
哈理工电力电子课程设计

哈理工电力电子课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握电力电子器件的基本原理、特性和应用范围;2. 了解电力电子变换器的工作原理、电路构成及功能;3. 熟悉电力电子装置的控制策略和设计方法;4. 了解电力电子技术在新能源领域的应用。
技能目标:1. 能够正确选择和运用电力电子器件,进行基本电路搭建;2. 学会分析电力电子变换器的工作原理,具备一定的电路调试与故障排查能力;3. 掌握电力电子装置的控制策略,具备一定的控制系统设计能力;4. 能够运用所学知识,针对实际问题提出解决方案。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱专业,关注电力电子技术发展的情感;2. 培养学生具备良好的团队协作精神,提高沟通与交流能力;3. 增强学生环保意识,认识到电力电子技术在节能减排方面的重要性;4. 培养学生勇于创新,敢于实践的精神。
课程性质:本课程为专业核心课程,旨在使学生掌握电力电子技术的基本理论和实践技能。
学生特点:学生具备一定的电子技术和电力系统基础知识,具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生动手能力和创新能力培养,提高学生解决实际问题的能力。
通过课程学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程的学习和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件:晶体管、晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等器件的原理、特性与应用;2. 电力电子变换器:AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC等变换器的工作原理、电路构成及性能分析;3. 电力电子装置控制策略:PWM控制技术、相位移控制技术、电流控制技术等;4. 电力电子装置设计:开关电源设计、逆变器设计、斩波器设计等;5. 电力电子技术应用:新能源发电、电动汽车、电力系统自动化等领域的应用案例。
教学大纲安排:第一周:电力电子器件原理与特性;第二周:电力电子器件的应用与选型;第三周:AC-DC、DC-AC变换器工作原理及电路分析;第四周:DC-DC、AC-AC变换器工作原理及电路分析;第五周:电力电子装置控制策略;第六周:电力电子装置设计方法;第七周:电力电子技术应用案例分析;第八周:课程总结与复习。
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
变压器绝缘设计

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。
绝缘结构设计原理课程设计

绝缘结构设计原理课程设计绝缘结构设计原理课程设计专业:高电压与绝缘技术班级:姓名:学号:设计题目:330KV 油纸/胶纸电容式变压器套管一 技术要求:额定电压 330KV额定电流 300A最大工作电压363KV1Min 工频试验电压510KV干试电压670KV湿试电压510KV1.2/50μs 全波冲击试验电压1175KV二 设计任务:1、确定电容芯子电气参数绝缘层最小厚度min d绝缘层数n极板上台阶长度1λ极板下台阶长度2λ接地极板长度n l接地极板半径n r零序极板长度0l零序极板半径0r各层极板长度x l各层极板半径x r套管最大温升θ∆套管热击穿电压j U2、选出上下套管并进行电气强度校核3、画出r E r -分布图画出极板布置图电容式套管的结构概述电容式套管具有内绝缘和外绝缘。
内绝缘或称主绝缘,为一圆柱形电容芯子,外绝缘为瓷套。
瓷套的中部有供安装用的金属连接套筒,或称法兰。
套管头部有供油量变化的金属容器称为油枕。
套管内部抽真空并充满矿物油。
套管的整体连接(电容芯子、瓷套、连接套筒和油枕等的连接)有两种基本形式,即用强力弹簧通过导杆压紧得方式(大多用于油纸式电容套管)以及用螺栓在连接处直接卡装的方式(大多用于胶纸式电容套管)。
连接处必须采用优质的耐油橡皮垫圈以保证套管的密封(不漏油和不使潮气侵入),要有一定的机械强度和弹性。
油纸式电容套管内部有弹性板,与弹簧共同对因温度变化所引起的长度变化起调节作用,以防密封的破坏。
套管除主体结构外,还有运行维护所需要的装置,如在油枕上装有油面指示器,联接套筒上装有测量用的接头(运行时和联接套筒接通),取油样装置及注油孔等。
电容式套管的瓷套是外绝缘,同时也为内绝缘和油的容器。
变压器套管上瓷套表面有伞裙,以提高外绝缘抵抗大气条件如雨、雾、露、潮湿、脏污等的能力,下瓷套在油中工作,表面有棱。
胶纸式变压器套管无下瓷套。
电容套管的电气计算电容芯子设计电容芯子内部是按轴向场强均匀分布的原则设计的,即各绝缘层的电容相等以及各极板间的长度差相等,而绝缘厚度不等。
3.3变压器 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

1.请简述变压器的原理和结构。
2.请解释变压器是如何实现电压变化的。
3.请说明变压器在工作过程中原绕组和副绕组的作用。
4.请举例说明变压器在电力系统中的应用。
5.请设计一个简单的变压器实验,并解释实验现象。
答案:
1.变压器的原理是利用电磁感应实现电压变化。变压器的结构包括铁芯、原绕组、副绕组和绝缘套管等部分。
3.行为习惯:高二下学期学生已经形成了自己的学习习惯和行为模式。一些学生可能对物理学科有一定的兴趣,愿意投入时间和精力进行学习和探究。另一些学生可能对物理学科缺乏兴趣,需要教师提供更多的激励和引导。
4.对课程学习的影响:学生对课程学习的兴趣和动机对学习效果有重要影响。教师需要通过有趣的教学方法和实际应用的例子来激发学生的学习兴趣,提高他们的学习动机。同时,教师需要关注学生的学习习惯和行为模式,提供适合他们的学习环境和教学方法。
其次,我觉得课堂讨论环节也挺有意义的。通过让学生们分组讨论变压器的应用,他们能够更好地理解变压器在实际生活中的重要性。但是,我也发现有些学生在讨论过程中,容易走神或者参与度不高。所以,我计划在下次课前,再提前准备一些讨论话题,以提高他们的参与度。
另外,我觉得课堂的节奏也挺重要的。在讲解变压器的工作原理时,我尽量用简单的语言和例子来解释,希望学生们能够更好地理解。但是,我也发现有些学生对某些概念还是不太理解。所以,我计划在下次课前,再花一些时间,准备一些辅助的教学材料,以帮助学生们更好地理解这些概念。
(4)新型变压器技术:介绍新型变压器技术的发展和应用,拓宽学生的知识视野。
2.课后自主学习和探究:
(1)学生可以利用课后时间,结合教材和拓展阅读材料,深入了解变压器的原理和应用。
(2)学生可以开展小组讨论,分享自己对变压器知识的了解和看法。
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220 kV电力变压器绝缘设计专业:电气工程及其自动化班级:学号:姓名:指导教师:一.设计任务1. 对一台双绕组220 kV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945 kVb、1min工频试验电压400 kV(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360mm,高压绕组内表面半径434mm,绕组间绝缘距离74mmb、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15mme、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、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。
二.综述针对上述设计要求对220 kV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74mm,变压器油与绝缘纸板交替排布,具体结构为(8+4+10+4+10+2+10+4+10+4+8),即∑Dy=60mm,∑Dz=14mm,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=360mm,高压线圈内半径r2=434mm;低压线圈(35 kV)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220 kV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110 kV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。
静电环金属上表面距离压板为90mm,期间设一个端圈、两个角环和三个隔板,并加垫块以填充,期中为了增加沿面爬电距离,至上而下三个隔板在高压线圈一侧分别探出50、30、15的长度。
由于中部出线,上下端部的绝缘结构相似,下端部结构不再进行详细说明。
具体结构尺寸见绝缘结构装配图。
三.220 kV电力变压器主绝缘结构装配图四.各部分绝缘结构绝缘裕度核算变压器运行过程中,各部分不但要长期承受设备最高工作电压,还要承受住可能出现的各种短时过电压,包括雷电冲击过电压、工频过电压(单相接地过电压、甩负荷过电压、长期的电容效应所引起的工频电压升高)以及内不过电压(谐振过电压、操作过电压)等,所以考核各种电压作用下的耐压强度是变压器绝缘设计中的必要步骤。
其中试验项目分别有:全波冲击试验;截波冲击试验;一分钟工频试验;感应耐压试验以及局部放电试验等。
1. 高压线圈工频耐压的核算一分钟工频耐压试验主要考核变压器的主绝缘,对于220 kV电力变压器的工频试验电压为400 kV,需采用感应试验方法。
感应高压试验对主绝缘和纵绝缘都进行了考验,其优势在于避免了因低压侧电压的升高而引起的铁磁饱和及励磁电流过大,使铁心损耗加大和线圈发热,电源应采用较高频率,一般为100~250Hz。
对于分级绝缘的变压器感应耐压实验时,试验电压沿轴向高度的分布和所在点的总匝数成正比。
因此主绝缘和纵绝缘的试验有其特殊之处。
核算过程如下:线圈间油隙最小击穿场强与距离关系图求最小允许场强E xmin。
低压线圈外表面:因为S=0.45/2,油隙宽度Dy=8mm,则E xmin=74*1.15=85.1 kV/cm高压线圈内表面:因为S=1.95/2油隙宽度Dy=8mm,则E xmin=85*1.15=98 kV/cm由式U min=Ey(∑Dy+εy/εz*∑D z)求最小允许电压,采用综合修正系数K=1.25/1.15=1.1 ;则低压线圈外表面:U1min=85.1*(6.0+1.2*0.5)/1.1=518.3 kV绝缘裕度为:518.3/400=1.29>1.25 , 能够满足技术要求高压线圈内表面:U2min=98*(6.0+0.5*1.2)/1.1=596.9 kV绝缘裕度为:596.9/400=1.49>1.25 ,能够满足技术要求2.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=374 kV绝缘裕度为:518.3/374=1.38,裕度大于1.25,能够满足技术要求。
3.低压(35 kV)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)=66.8 kV对于35 kV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=177 kV其冲击耐电裕度为:177/66.8=2.65 ,能够满足技术要求35 kV线圈的工频试验电压为85 kV,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66 kV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。
由于线圈端部各处的场强大小和方向以及近年来从大量模型试验中发现,变压器线圈端部由油-隔板组成的绝缘结构的破坏,主要是由于电极附近的最大场强达到或超过了油间隙的起始放电场强所致。
试验表明,端部绝缘放电主要取决于端部最大场强值,而与沿面放电距离并非比例关系,而加大放电距离只能使贯穿性击穿更加困难。
由上述理论可知,端部绝缘的设计方向为设法减小端部最大场强值。
实际上影响端部最大场强的因素很多,如端部绝缘距离(H)、静电环曲率半径(ρ)、线圈间主绝缘距离(m)、静电环绝缘层厚度(S),以及角环数目、形状和布置方式与角环分隔油隙的大小等。
具体设计的校核如下:分析段不绝缘结构设计可知,端部最大电场强度位于静电环金属表面及静电环绝缘层与角环的第一个油隙之间,因此检验端部绝缘的耐电强度时,主要是核算该两处的最大场强。
由端部绝缘结构图知,H=90mm(23+67),m=72mm,当静电环取1/4曲率半径时,因为S=5mm,ρ=10mm,将H、m、S折算成为纯油隙时,因为εy=2.2、εz=4.5,所以可近似取εy/εz=0.5,则H=67+0.5*23=7.85cm;m=60+0.5*12=6.6cm;S=0.5*5=0.25cm。
由此算出金属表面最大场强为:E0max=1.34*U/(m0.53H0.15ρ0.27)=1.34*200/(6.6 0.53*7.85 0.15*1 0.27)=1.34*200/(2.7*1.36*1)=73 kV/cm金属表面允许场强为 Eox=150/1.45=103 kV/cm则裕度为103/73=1.41,能够满足技术要求核算静电环绝缘层油隙场强。
因为m/H=0.84; ρ/H=1.27;S/H=0.032,查m/H=0.833,不同覆盖绝缘上的电场强度不均匀系数图可知:Ke=2.15静电环到第一角环的距离为17mm,折成纯油隙距离为14mm查线圈间油隙最小击穿场强与距离关系图曲线得:E1min=67*1.15=77.05 kV/cm因此,第一油隙的击穿电压为:U1min= E1min*H/K e=77.05*7.85/2.15=281.3 kV所以其裕度为281.3/200=1.48,能够满足技术要求高压线圈上部第一线段外侧到压板沿面放电电压的核算。
沿面距离为:90+31+[(2*30+6)+(2*50+6)]=293mm。
由式1350*∑E ai*d i≥U求得:U=135*[(90+31)*1+(2*50+6+2*30+6)*0.3]=172.6*135=233.1 kV>200 kV所以此处沿面距离能够满足技术要求。
5.主空道绝缘纸筒油隙的耐电强度核算此处采用薄纸筒小油隙的结构形式。
在此中结构形式下,纸筒厚度为4和2,油隙宽度为8和11.对于这种结构一般认为主绝缘的击穿主要是油隙的击穿,而油隙一旦击穿,纸筒就丧失了绝缘能力,因此要求纸筒能耐受住试验电压是没有必要的。
此外,在电场比较均匀的情况下,根据变压器油的体积效应,油隙耐电强度随油隙的减小而增加,因此,在同一主绝缘距离,同一纸板的百分数情况下,油隙分隔越小,则耐电强度越高。
由于纸筒只起分隔油隙的作用,所以不宜过厚,但由于机械强度的要求,纸筒也不能太薄,此处在靠近高压线圈的第一个纸筒厚度取为4mm,其余取2mm。
同时认为,线圈的覆盖,对油隙的绝缘强度有较大的影响。
薄纸筒小油隙绝缘结构的最小击穿电压可按下式进行计算:Ubmin=Ey(∑Dy+εy/εz*∑Dz)其中:∑Dy---油间隙的总和∑Dz---纸板厚度的总和εy ------变压器油的介电系数,取为2.2εz------油浸纸介电系数,取为4.5Ey------紧靠低压或高压线圈表面油隙的实际允许场强当考虑电场集中和结构工艺等不利因素的综合修正系数K时,则Ey=Ebmin/K,其中Ebmin 为油隙最小击穿场强,取K为1.25在设计线圈间隔板时,将出现最低击穿场强的油隙放在中间,即使靠近线圈的油隙尺寸小,而绝缘纸筒间的油隙取得稍微大些。