变压器绝缘结构设计课程设计(哈理工).
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 kV
b、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74mm
b、高压绕组匝绝缘厚度1.95mm 低压绕组匝绝缘厚度0.45mm
c、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15mm
e、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Exmin。
低压线圈外表面：因为S=0.45/2,油隙宽度Dy=8mm，则Exmin=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Exmin=85*1.15=98 kV/cm
由式Umin=Ey（∑Dy+εy/εz*∑Dz）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/Ke=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*∑Eai*di≥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2.2
εz------油浸纸介电系数，取为4.5
Ey------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。这是由于考虑到线圈制造过程中出现的不可避免的缺陷，使靠近纸圈的油隙中电场均匀程度差的缘故。
选择变压器课程设计
选择变压器课程设计
一、课程目标
知识目标：
1. 学生能理解变压器的原理，掌握变压器的构造、分类及工作特性。
2. 学生能掌握变压器的基本公式，如变压器的变压比、变流比和功率不变原理。
3. 学生能了解变压器在实际电路中的应用及其影响。
技能目标：
1. 学生能够运用所学知识，正确选择合适的变压器。
2. 学生能够通过实际操作，测量变压器的变压比和变流比，并分析其性能。
3. 学生能够运用变压器解决简单的电路问题，培养解决问题的能力。
情感态度价值观目标：
1. 学生通过学习变压器，培养对物理学科的兴趣，增强学习动力。
2. 学生在学习过程中，培养团队合作意识，学会倾听、交流和分享。
3. 学生能够认识到变压器在生活中的应用，了解科技进步对生活的影响，增强环保意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：
1. 学生能够解释变压器的原理和构造，并掌握相关术语。
2. 学生能够运用变压器的基本公式，进行实际电路分析。
3. 学生能够通过实际操作，验证变压器的性能，并提出改进措施。 4. 学生能够主动参与课堂讨论，积极与同学交流，共同解决问题。
5. 学生能够关注变压器在生活中的应用，关注科技进步，形成良好的环保意识。
二、教学内容
1. 变压器原理及构造
- 变压器的工作原理
- 变压器的构造及各部分功能
2. 变压器的分类及工作特性
- 单相变压器与三相变压器
- 变压器的额定参数及性能指标
3. 变压器的基本公式
- 变压比、变流比的计算
- 功率不变原理
4. 变压器的应用及影响
- 变压器在实际电路中的应用
- 变压器对电路性能的影响
5. 变压器的选择与使用
- 选择合适变压器的方法
- 变压器的安全使用与维护
教学安排与进度：
第一课时：变压器原理及构造，变压器的分类及工作特性
第二课时：变压器的基本公式，变压器的应用及影响 第三课时：变压器的选择与使用，实际操作练习
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；
电力变压器保护课程设计
电力变压器保护课程设计
一、课程目标
知识目标：
1. 学生能够理解电力变压器的基本结构、工作原理及保护的重要性。
2. 学生能够掌握电力变压器的保护设备、保护范围及保护动作原理。
3. 学生能够了解电力变压器故障类型、故障原因及处理方法。
技能目标：
1. 学生能够运用所学知识，分析电力变压器保护方案的合理性，并进行简单的保护配置。
2. 学生能够通过实际操作，掌握电力变压器保护装置的调试、校验方法。
3. 学生能够运用保护装置进行电力变压器故障的判断、处理及预防。
情感态度价值观目标：
1. 培养学生热爱电力事业，关注电力设备安全保护的责任心。
2. 培养学生团队协作精神，提高沟通、协调能力。
3. 培养学生勇于探索、敢于创新的精神，提高解决实际问题的能力。
课程性质：本课程属于电力系统自动化专业核心课程，强调理论联系实际，注重实践操作。
学生特点：学生已具备一定的电力系统基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，课程目标应具体、可衡量，注重培养学生的实践能力和综合素质。通过本课程的学习，使学生能够达到上述知识、技能和情感态度价值观目标，为将来从事电力系统保护工作打下坚实基础。
二、教学内容
1. 电力变压器基本结构及工作原理
- 变压器结构、参数及等值电路
- 变压器工作原理及运行特性
2. 电力变压器保护原理及保护设备
- 保护原理：差动保护、过电流保护、接地保护等
- 保护设备：继电器、保护装置、互感器等
3. 电力变压器保护配置及调试
- 保护范围、整定原则及计算方法
- 保护装置的选型、安装、调试及校验
4. 电力变压器故障分析及处理
- 故障类型、原因及影响
- 故障处理流程、方法及预防措施
5. 实践操作
- 模拟电力变压器保护装置的调试、校验及故障分析
- 实际案例分析及讨论
教学内容安排和进度：
第一周：电力变压器基本结构及工作原理
第二周：电力变压器保护原理及保护设备
变压器结构设计与制造工艺
变压器结构设计与制造工艺
变压器是电气工程领域中常见的设备，用于改变交流电压的装置。它的结构设计和制造工艺对其性能和稳定性具有重要影响。本文将介绍变压器的结构设计和制造工艺，以及其在电力系统中的应用。
一、变压器结构设计
1.1 磁路结构设计
变压器的磁路结构设计是其关键部分之一。磁路的设计需要考虑到磁通的传导和分布。合理的磁路设计可以提高变压器的效率和性能。常见的变压器结构包括铁心式和无铁芯式两种。铁心式变压器通过铁芯的磁导性能来传导磁通，适用于大功率变压器，而无铁芯式变压器则通过空气间隙来传导磁通，适用于小功率变压器。
绕组是变压器中的关键部分，用于传导电流和产生磁场。绕组的结构设计需要考虑到电流的传导能力和绝缘性能，以及热量的散发和绝缘性能。常见的绕组结构包括圆形绕组和长方形绕组两种。圆形绕组适用于大功率变压器，长方形绕组适用于小功率变压器。
变压器的绝缘结构设计是其重要的安全保障。绝缘结构的设计需要考虑到绝缘材料的绝缘性能和耐热性能，以及绝缘材料的耐腐蚀性能。常见的绝缘材料包括绝缘纸、绝缘薄膜和绝缘树脂等。
变压器在工作过程中会产生大量的热量，散热结构的设计对于变压器的稳定性和寿命具有重要影响。散热结构的设计需考虑到热量的传导和散发，在变压器的外壳中设置散热片或风扇等散热装置。
二、变压器制造工艺
2.1 铁芯制造工艺
铁芯是变压器的重要部分，对其材料和制造工艺的要求较高。铁芯的制造工艺包括硅钢片的裁剪、堆叠和焊接等工序。在制造过程中需要考虑到铁芯的磁导性能和磁通损耗。
三、变压器在电力系统中的应用
变压器是电力系统中常见的设备，用于改变交流电压的装置。它在输电、配电和电力变换等环节都有重要的应用。在输电环节，变压器可以将发电厂产生的高压电能转变为输电线路上的低压电能，以减少输电损耗。在配电环节，变压器可以将输电线路上的低压电能转变为用户所需的低压电能，以满足用户的用电需求。在电力变换环节，变压器可以将不同电压等级的电能互相转换，以适应电力系统的运行和管理。 四、总结
课程设计---小型单相变压器的设计
课程设计---小型单相变压器的设计
2
课程设计名称： 电机与拖动基础课程设计
题 目： 小型单相变压器的设计
专 业：机电动力与信息工程系
班 级：
姓 名：
学 号：
3
课程设计任务书
一、 设计题目：小型单相变压器的设计。
二、 设计任务：设计一个小型单相变压器。
三、 设计计划：1.查阅相关资料。
2.确定设计方案。
3.进行设计并定稿。
4.进行可行性分析。
四、 设计要求：安全可靠，技术领先，投资合理，标准统一，运行高效。所以，本次设计应该体现统一性，适应性，先进性，可靠性和经济性。
4 指导教师：
教研室主任：
中国矿业大学
课 程 设 计 成 绩 评 定 表
学期 2012—2013年度第一学期 姓名
专业 电气工程 班级
课程名称 电机与拖动基础
设计题目 小型单相变压器的设计
评
评定指标 分值 得分
知识创新性 20
理论正确性 20
内容难易15
5 定
标
准 性
结合实际性 10
知识掌握程度 15
书写规范性 10
工作量 10
总成绩 100
评语：
任课教师 徐 建 华 时间 年 月 日
备 注
· 摘 要
电，现今社会已经近乎于主导地位的洁净能源，还在继续提高着自己的位置。围绕着它所展开的学术研究也一天天的多了起来，针对着世界能源紧缺这
6 个不可回避的问题，人们把希望寄托到了电的身上。它的产生方式很多，这就为它能多方式的产生打下了基础，如水能、风能等不好利用的能源，都能被合理的转化成电能，可见电的发展前景是很广阔的。发电、变电、用电，很多课题都已经大规模的展开，变压器也是其中一门很重要的学科。
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945KV
b、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72mm b、高压绕组匝绝缘厚度1.95mm 低压绕组匝绝缘厚度0.45mm
c、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12mm
e、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
b 2 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。静电环金属上表面距离压板为90mm，期间设一个端圈、两个角环与三个隔板，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
±400 kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计
第41卷第6期2021年6月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentVol.41No.6Jun.2021
±400kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计
张施令1，彭宗仁2，宁鑫3，田汇冬2
（1.国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆401123；2.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安710049；3.国网四川省电力公司电力科学研究院，四川成都610072）
摘要：±400kV换流变压器阀侧套管的设计裕度均低于特高压等级换流变压器套管，且±400kV换流变压器
阀侧套管在换流阀厅用量较大，因此有必要针对±400kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计进行具体分析
讨论。分析了±400kV换流变压器阀侧套管双导电管结构的发热机理，从理论解析角度给出了双导电管结
构的设计尺寸，进一步优化设计了套管的芯体绝缘结构，从内、外绝缘配合的角度给出了套管的外绝缘设计
方案，并对其整体电场分布情况进行了校核计算：工作电压下其径向电场强度控制在3.11kV／mm，工频耐
压下其轴向电场强度控制在0.51kV／mm，均满足±400kV换流变压器阀侧套管设计电场强度控制要求。对
研制完成的±400kV换流变压器阀侧套管进行型式实验，结果表明所研制的套管通过了工频干耐受电压试
验并局部放电测量、雷电冲击干耐受电压试验和温升试验等典型型式试验。关键词：±400kV换流变压器阀侧套管；双导电管结构；优化设计；电场强度控制
中图分类号：TM216+.5文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.202106023
0引言
换流变压器套管一直是制约我国超特高压主设
备全面国产化的瓶颈问题之一，近年来随着我国超
特高压工程的加速推进，这种矛盾显得更加突
出［1-5］。目前各电压等级换流变压器套管广泛应用
于换流站中，其主绝缘结构普遍采用环氧套筒SF6气
体绝缘和环氧芯体固体绝缘结构型式。高压换流变
压器套管广泛应用于高端换流变压器出线部分，其
绝缘结构设计
第二章 基本问题
1.临界电场强度与其他那些因素有关，最大电场强度允许值，电场不均匀系数，调整电场分布的措施。
因素：材料、工艺、电极形状、极间距离、电场不均匀程度、散热条件；
允许值：参照临界场强并考虑一定裕度而确定的数值；系数：最大场强Emax与平均场强Eav的比值；
措施：改变电极形状（增大曲面半径，改善电极边缘），改善电极间电容分布（加屏蔽环，增设中间电极），利用其他措施（采用不同介质、利用电阻压降、利用外施电压强制电压分布）
2.多层介质分阶绝缘的概念，平行板电极、同轴圆柱电极间电场分布及场强计算。概念：由介电常数不同的多层绝缘构成的组合绝缘
3.沿面放电：气体中存在固体（或液体）介质时，当电压升高到一定程度，沿介质表面发生放电。 闪络：当沿面放电由一个电极延伸到另一个电极使气隙沿介质表面发生击穿。
4.套管型结构及其放电特点、电场分布，分析影响电场分布的因素，闪络电压与放电距离的关系。 结构：插入式结构，一个电极穿过另一个电极的结构；特点：电晕 刷形放电 滑闪 闪络；
关系：滑闪发生时，增加放电距离不能有效提高闪络电压
5.滑闪放电原因以及防止滑闪放电的措施。 原因：电力线斜入固体介质表面，在法向分量作用下，以电容电流构成回路并在切线分量作用下沿表面发展；措施：减小C0//使电力线经过单一材料//减小表面电阻率如法兰附近涂半导电层//法兰附近加金属片或金属环屏蔽//加电容极板强制电场分布
6.绝缘配合概念： 电力系统中用以确定输电线路和电气设备绝缘水平的原则和方法。 常用方法： 惯用法、统计法、简化统计法。
惯用法：电气绝缘设备最小耐受电压大于系统中可能出现的最大电压并留有一定裕量
统计法：系统中最大过电压和绝缘最小耐受电压属于随机变量，统计法认为已知过电压和绝缘耐受电压的概率分布函数的曲线，则绝缘损坏的危险率可以进行数学计算并加以定量。
电力变压器课程设计
1 前言
随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加。为了解决热能资源(如煤田)和水能资源丰富的地区远离用电比较集中的城市和工矿区这个矛盾，需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。
电力系统是有各种电力系统元件组成的，它们包括发电、输变电、负荷等机械、电气主设备以及控制、保护等二次辅助设备。WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统是一个完整的电力系统典型模型，它为我们提供了一个自动化程度很高的多功能实验平台，是为了适应现代化电力系统对宽口径“复合型”高级技术人才的需要而研制的电力类专业新型教学试验系统。
本设计所要完成的工作是利用VC语言开发WDT电力系统综合自动化实验台监控软件，主要是完成准同期控制器监控软件的编写，它要求能显示发电机及无穷大系统的相关参数，如电压、频率和相位角，并能发送准同期合闸命令。 2 电力系统实验台
WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化实验教学系统主要由发电机组、试验操作台、无穷大系统等三大部分组成（如图2.1所示）。
图 2.1 WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统
2.1 发电机组
该系统的发电机组主要由原动机和发电机两部分构成，另外，它还包括了测速装置和功率角指示器（用于测量发电机电势与系统电压之间的相角，即发电机转子相对位置角），测得的发电机的相关数据传输回实验操作台，与无穷大系统的相关参数进行比较，从而确定系统是否满足了发电机并网条件。
2.1.1 原动机
在实际的发电厂中，原动机一般用的是水轮机、气轮机、柴油机或者其他形式的动力机械，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转换为带动发电机轴旋转的机械能，从而带动发电机转子的旋转。
变压器结构设计与制造工艺 2
变压器结构设计与制造工艺
变压器是一种能够将电能进行转换和传输的电气设备，其结构设计和制造工艺对于变压器的性能和可靠性具有重要影响。下面将从结构设计和制造工艺两个方面进行详细介绍。
1.结构设计
变压器的结构设计主要包括铁心、绕组、绝缘等部分。
（1）铁心：在变压器中起到集中导磁和传递磁通的作用。一般情况下，铁心由高性能硅钢片叠压而成，以降低铁损和铜损。叠压时需要注意片材的方向和绕组的接绕方式，以提高变压器的磁路密度和效率。
（2）绕组：绕组是通过互相绝缘的导线将电能传输到下一级的部分。绕组的设计要考虑导线的截面积、绝缘材料和绕组的接绕方式等因素。为了提高绕组的导电性能和散热性能，常采用纵横交错式绕组。
（3）绝缘：绝缘是为了保护变压器的绕组和铁心免受外界环境的干扰。绝缘材料应具有良好的绝缘性能、机械强度和耐热性。常见的绝缘材料有绝缘漆、绝缘纸、绝缘胶带等。
2.制造工艺
变压器的制造工艺包括叠压、绝缘、绕组、组装等环节。
（1）叠压：叠压是将铁心的硅钢片按照一定的厚度和尺寸叠压在一起，形成整个铁心部分。在叠压过程中，需要注意铁心片表面的清洁度和平整度，以提高铁心的磁路密度。 （2）绝缘：绝缘环节主要是将绝缘材料包裹在铁心和绕组上，形成完整的绝缘层。绝缘材料的选择和包覆的方式要符合设计要求，以保证变压器的安全运行。
（3）绕组：绕组是将绝缘后的导线按照一定的规律绕制在铁心上。绕制过程中需要注意导线的截面积、长度和接触间隙，以确保良好的电性能和导热性能。
（4）组装：组装环节是将叠压好的铁心和绕组按照设计要求进行组装。组装时需要注意铁心和绕组的定位和安装，以确保变压器的结构稳定性和电路连通性。
总结起来，变压器的结构设计和制造工艺是相互关联的，需要综合考虑变压器的功率、频率、绝缘等要求。合理的结构设计和制造工艺能够提高变压器的效率、可靠性和安全性。