变压器的主绝缘和纵绝缘
超高压电力变压器绝缘计算
研究‘j开发超高压电力变压器绝缘计算刘建军(辽-7铁道职业技术学院，辽宁锦州121000)摘要本文对SFP400000／500超高压电力变压器的绝缘进行了仿真计算。
对主绝缘电场的计算应用有限元法，计算时将主绝缘电场场域划分为三个子区域，得出了各区域中的电位分布和电场强度分布，并计算了相关的绝缘裕度，找出了绝缘的薄弱环节。
对纵绝缘电场，建立了绕组在雷电过电压下的电路模型，分别计算了高、低压绕组在全波和截波作用下的电位分布和梯度分布，确定了梯度最大的油道，并计算了相应油道在的全波和截波下的绝缘裕度，为变压器绝缘设计和改进提供了理论上的参考依据。
关键词：变压器；主绝缘；电场强度；纵绝缘；绝缘裕度C a l cul at i on of t he I ns ul a t i on i n a E xt r a-hi gh V ol t a g P ow e r T r ans f or m erLi u Ji anj“肛(L i ao ni ng I nst i t ut e of R ai l w ay Technol o gy。
Ji nzh ou，L i aoni ng121000)A bs t r act I n t hi s paper，t he i nsul at i on el ect r i c f i el d i n a SFP400000／500e xt ra-hi gh vol t ag pow e rt rans for m er i s c al c ul a t e d s i m ul a t el y．The m ai n i nsul at i on el e ct r i c f i e l d is c al c ul at e d w i t h f i ni t e el em ent m et hod．t he m ai n i nsul at i on el ect r i c f i e l d ar e a is di vi ded i nt o t hr e e sub r egi ons t o c al cul at i on．The di st r i but i ons of el ect r i c pot ent i a l and t he el ect r i c f i el d i nt ensi t y i n di f f e r ent r egi ons ar e obt ai ned．ca l cul a t e d t he el ec t r i c f i e l d i nsul at i on m ar gi n of r e l at e d part s．For t he l ongi t udi nal i nsul at i on el ect r i cf i el d，es t abl i s he d ci r c ui t m od el of w i nd i ng und er t he ac t i on of t hun der l i ght ni ng e xt ra-hi gh vol tag，ca l cul a t e d t he i nsul at i on m ar gi n of cor res pond i ng oil r o ad under t he ac t i on of f ull w av e and chop ped w ave，and pr ovi ded t he t heor et i ca l r ef e re nce ba si s f or t he i nsul at i on des i gn and i m pr ove m ent．K ey w ords：t r ans for m er：m ai n i nsul at i on：el ec t r i c f i el d i nt e nsi t y：l ongi t udi na l i nsul at i on：i nsul at i on m ar gi n1引言绝缘设计是变乐器设计的主要和关键任务之500kV变压器在我国的席用最广泛，其绝缘设计的一，目前，变压器的绝缘设计还有许多问题需要解合理与否，对变压器运行的可靠性和经济性都有着决和完善，如：绝缘设计中设计裕度在各个部位不非常重要的意义。
220kv变压器感应耐压试验
220kv变压器感应耐压试验变压器的工频耐压试验只能检验其绕组的主绝缘，即绕组与绕组间，绕组对箱壳和铁心等接地部分的绝缘，而绕组的匝间．层间与段间的纵绝缘部分未能受到考核。
随着电压等级的提高，大容量变压器的匝间绝缘相对比较弱，于是对变压器匝间绝缘的考验就显得重要了。
随着局部放电测量技术的发展．IEC还规定：变压器的局部放电量测量应在变压器的线路端子与中性点的端子之间施加1.5(或l.3)倍Zui大相电压的试验电压；而且在测量之前应施加1 .73倍Zui大相电压的短时激发电压变压器应过激磁1.73倍以上。
由于磁路饱和的缘故，给变压器加1. 3倍额定值以上的工频激磁电压是行不通的，难以提高励磁电源频率来提高绕组匝间电压．使其达到预期的倍数。
现在高压大容量变压器大部分采用中性点半绝缘结构，绕组首末端对地绝缘强度不同，不能承受同一对地试验电压。
感应耐压试验则可使试验电压沿着绕组轴向高度的分布与运行时电位分布相对应。
倍频电源可采用2～4倍频的试验发电机组或可控硅逆变装置，后者由于输出容量限制和技术复杂而未能普遍推行。
现在还可利用变压器的铁磁特性，在过激磁状态下产生大功率的3次谐波电压作为试验电源。
变压器绕组匝间短路的简单判断
变压器绕组匝间短路的简单判断变压器是发送变企业和各行各业生产中最常用的设备之一，由于它体积大、价格高且长时间带电运行，流过高低压绕组的电流通常都很大，加上检修工质量不到位、环境污染、各类过电压等原因，容易产生各种缺陷，如果得不到准确的判断和及时的处理，将会造成很大的经济损失。
一般的常规试验对于检查变压器的接触不良、绕组断股、绝缘（整体、局部）受潮、绝缘（整体、局部）老化等灵敏度很高。
但这些试验项目对检查变压器绕组匝间短路可以说是个盲区，只用变压器的特性（空载、短路）试验才能对其作出准确判断。
但进行变压器的特性（空载、短路）试验所需试验设备多且各种试验设备体积容量大，试验电源容量要求也很大，因此做起来也很不方便。
下面将介绍一种既简单又行之有效的方法。
具体情况作一下分析：首先简单介绍一下变压器的绝缘结构：变压器的绝缘分为主绝缘和纵绝缘两部分。
主绝缘分是指绕组对地和绕组之间的绝缘；纵绝缘是指线饼间、层间和匝间的绝缘。
接下来针对变压器常规检测绝缘的试验能够鉴定的各种缺陷的具体情况进行一下对比：序号常规试验方法能发现的绝缘缺陷不能发现的绝缘缺陷所需试验设备情况1绝缘电阻、吸收比及激化指数主绝缘贯通的集中性缺陷，整体受潮及局部缺陷；纵绝缘中出现的各种缺陷；各种绝缘电阻测试仪；体积小、携带方便；2直流泄露电流主绝缘贯通的集中性缺陷，整体受潮及局部缺陷，及一些未完全贯通的集中性缺陷。
纵绝缘中出现的各种缺陷；直流高压发生器；体积小、携带方便；3介质损耗的测量主绝缘整体受潮、劣化；纵绝缘中出现的各种缺陷；各种介损测试仪；体积适中、携带比较方便；4交流耐压缺陷是主绝缘强度下降到低于试验电压；纵绝缘中出现的各种缺陷；各种交流耐压发生器；体积适中、携带比较方便；5直流电阻绕组接头的焊接质量；严重金属性匝间短路；检查分接开关的档位；绕组有无断线和接触不良；纵绝缘中出现的非金属性匝间短路；各种直流电阻测试仪；体积小、携带方便；6变压比测量绕组匝数比的正确性；检查分接开关的档位；严重金属性匝间短路；纵绝缘中出现的非金属性匝间短路；各种变比电桥；体积小、携带方便；7感应耐压试验检查变压器的纵绝缘和主绝缘的绝缘强度；缺陷未达到使绝缘强度下降至试验电压以下；各种感应耐压装置；体积较大、携带不方便，试验步骤复杂；8特性试验测量本身的损耗、参数检查纵绝缘的强度；主绝缘非严重性缺陷；大容量电源、高精度的PT、CT和各种表计；试验步骤复杂；由以上对比结果可以看出，前四种试验根本无法测出纵绝缘中出现的各种缺陷；第五、六种试验仅能够对绕组的严重金属性匝间短路缺陷做出判断，但有些绕组的匝间短路缺陷是非金属性匝间短路，它们对此则无能为力了。
变压器基本工作原理
2、变压器的事故过负荷
变压器的事故过负荷，也称短时急救 过负荷。当电力系统发生事故时，保 证不间断供电是首要任务，变压器绝 缘老化加速是次要的。所以，事故过 负荷和正常过负荷不同，它是以牺牲 变压器寿命为代价的。事故过负荷时， 绝缘老化率容许比正常过负荷时高得 多，即容许较大的过负荷，但我国规 定绕组最热点的温度仍不得超过140℃。
5、空载损耗
：是以额定频率的正弦交流额定电压 施加于变压器的一个线圈上（在额定 分接头位置），而其余线圈均为开路 时，变压器所吸取的功率，用以供给 变压器铁芯损耗（涡流和磁滞损耗）
6．短路损耗
：是以额定频率的额定电流通过变压 器的一个线圈，而另一个线圈接线短 路时，变压器所吸收的功率，它是变 压器线圈电阻产生的损耗，即铜损 （线圈在额定分接点位置，温度 70℃）。
变压器
1－高压套管；2－高压中性套管；3－低压套管；4－分接头切换操作器；5－名牌；6－ 油枕；7－ 冷却器风扇；8－油泵；9－油温指示器；10－绕组温度指示器；11－油位计； 12－压力释放装置；13－油流指示器；14－气体（瓦斯）继电器；15－人孔；16－干燥 和过滤阀；17－真空阀
一、变压器的基本工作原理
1．额定容量SN
额定容量是设计规定的在额定条件使 用时能保证长期运行的输出能力，单 位为KVA或MVA。对于三相变压器而 言，额定容量是指三相总的容量。
2．额定电压UN
额定电压是由制造厂规定的变压器在空载时 额定分接头上的电压，在此电压下能保证长 期安全可靠运行，单位为V或KV。当变压器 空载时，一次侧在额定分接头处加上额定电 压U1N，二次侧的端电压即为二次侧额定电 压U2N。对于三相变压器，如不作特殊说明， 铭牌上所标明的有关参数例如额定电流是线 电流，额定电压是指线电压；而单相变压器 是指相电压（如525／√3KV）。
变压器基础知识
变压器基础知识1．什么叫变压器？变压器是一种用于交流电能转换的电气设备。
它可以把一种交流电压、交流电流的电能转换成相同频率的另一种交流电压、交流电流的电能。
2．变压器在电力系统中的主要作用是什么？变压器在电力系统中的主要作用是变换电压，以利于电能的传输。
电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高送电经济性，达到远距离送电的目的；电压经降压变压器降压后，获得各级用电设备的所需电压，以满足用户使用的需要。
3．简述变压器的基本原理变压器几乎在所有的输变电系统中都要用到，变压器虽种类较多，但其工作原理相同，根据不同的使用场合（不同的用途），变压器的绕制工艺会有不同的要求。
变压器的功能主要有：电压变换、阻抗变换、隔离及稳压（磁饱和变压器）等。
变压器常用的铁心形状一般有E形和C形。
图1-1是变压器的基本工作原理，当一个正弦交流电压U1 加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通φ1,沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。
在次级线圈中感应出互感电势U2，同时φ1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1的方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。
为了保持磁通φ1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次级线圈没接负载,而初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们称为“空载电流”.图1-1 变压器的基本工作原理图如果变压器次级接上负载,次级线圈就产生电流I2,并因此而产生磁通φ2, φ2的方向与φ1相反,起了互相抵消的作用,使铁心中总的磁通量有所减少,从而使初级自感电势E1减少,其结果使I1增大,可见初级电流与次级负载有密切关系.当次级负载电流加大时, I1增加,并且φ1增加部分正好补充了被所抵消的那部分磁通,以保持铁心里总磁通量不变.如果考虑变压器的损耗,可以认为一个理想的变压器,次级负载消耗的电功率也就是初级人电源取得的电功率.变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压,但是不能改变允许负载消耗的功率.4.简述电力变压器的基本构成电力变压器由器身、油箱、冷却装置、出线装置及调压装置等几部分组成：①器身包括铁心、绕组、绝缘结构及引线等；②油箱包括本体（箱盖、箱壁和箱底）和一些附件（放油阀门、小车、油样油门、接地螺栓及铭牌等）；③冷却装置包括散热器和冷却器；④保护装置包括储油柜、油位计、安全气道、吸湿器、测温元件、净油器及气体继电器等；⑤出线装置包括高压套管、低压套管等；⑥调压装置即分接开关，分为无载调压和有载调压装置。
厂用电值班员-技能鉴定Ⅶ-判断题
厂用电值班员-技能鉴定Ⅶ-判断题【1】交流电流表或电压表指示的数值为平均值。
（× ）【2】—般金属导体的电阻随着温度的升高而减小。
（× ）【3】交直流电流均会产生趋肤效应。
（× ）【4】在正弦交流电路中，频率越高，感抗与容抗越大。
（× ）【5】在星形连接的电路中，线电压的有效值等于相电压的有效值的力倍。
（√ ）【6】导体在磁场中运动时，导体中的感应电动势方向、导体的运动方向与磁场方向的关系可用右手定则判断。
（√ ）【7】判别通电导线在磁场中运动的方向应使用左手定则。
（√ ）【8】半导体电阻率介于导体与绝缘体之间，电阻值随着温度的升高而增大。
（× ）【9】灯泡中的灯丝电阻值，亮的时候比不通电时大得多。
（√ ）【10】无功和有功是密切相关的，输送有功需要消耗无功，而输送无功也需要消耗有功。
（√ ）【11】趋肤效应对电路的影响，是随着交流电流的频率和导线截面的增加而增大。
（√ ）【12】在感性负载两端，电压的相位超前流过该负载的电流；在容性负载两端，电压的相位滞后流过该负载的电流。
（√ ）【13】根据公式C=Q/U可知电容量的大小和电容器两极板之间的电压成反比，因此一个电容器接到高压电路中使用比接到低压电路中使用时的电容量小。
（× ）【14】开关的交流合闸绕组通入同样数值的直流电压时，绕组会烧坏。
（√ ）【15】磁铁能够吸铁，而不能吸铜、铝等金属，所以磁力线能够穿过铁，而不能穿过铜和铝。
（× ）【16】用支路电流法求解复杂直流电路时，首先要列出与节点数相同的独立方程。
（× ）【17】单位时间内，电流所做的功称为电功率。
（√ ）【18】基尔霍夫第一定律适用于交流电路的任意瞬间。
（√ ）【19】两个同频率正弦量的初相角为φ1-φ2=360°时，这两个正弦量为同相。
（√ ）【20】当带铁芯的绕组外加电压越高时电流越大，所以说它是一个线性元件。
(完整版)变压器结构简介
变压器分类
从冷却和绝缘介质的不同可归纳以下几类： 油浸式变压器：采用矿物油作为冷却和绝
缘介质的变压器。 气体绝缘变压器：采用人工合成某种气体
（SF6气体）作为冷却和绝缘介质的变压 器 干式变压器：用空气冷却，固体绝缘介质 的变压器。
变压器两大基本结构形式：
壳式变压器 芯式变压器
它们的区别主要在磁路即铁心分布上。 壳式变压器铁心的轭包围住线圈，好象形成一个外 壳，因此而得名。 芯式变压器铁心大部分在线圈之中，只一部分在线 圈之外构成铁轭作为磁回路。
变压器铁心结构
铁心在变压器中构成一个闭合的磁路．又是安装线 圈的骨架．对变压器电磁性能和机械强度是极为重 要的部件。但对大多数变压器来说是采用叠积式的 铁心。对心式变压器来说，套装线圈的铁心柱总是 由多级叠片组成一个近似圆形的截面，以求得在圆 形线圈内部更有效地利用空间．铁轭即不套线圈的 部分一般可与心柱的截面形状相同，但有时为降低 铁心高度采用变形轭，这时铁轭截面可做成矩形、 椭园形，再进一步要求降低铁心高度时，就要应用 旁轭，旁轭截面形状一般均为椭园形或矩形。
线圈的类型及其特点
根据结构和工艺特点，线圈可分为以下几种基本类 型：
一、层式线圈 1）圆筒式线圈 2）箔式线圈 二、饼式线圈 1）连续式线圈 2）纠结式线圈 3）内屏蔽式线圈 4）螺旋式线圈
圆筒式线圈
圆筒式线圈有单层、双层、多层的结构，单层多 用于小容量变压器的低压圈，大容量变压器调压 线圈有时也采用单层圆筒式结构。
变压器端部绝缘结构
变压器端部绝缘结构是指绕组的端部对上下铁轭 之间的绝缘。 由于上下铁轭的几何形状而使该部 位的电场是极不均匀的电场。绕组的端部往往要 承受较高幅值的工频和冲击电压。由于电极形状 差所以不得不增加电极之间的距离。端部绝缘距 离增大，将使变压器铁窗高度增加，变压器体积 和重量也随之增加。因此要求在不增加成本,不降 低绝缘强度的前提下尽可能的减小端部的绝缘距
主变压器工作原理、基本机构和实验项目相关知识培训讲解
电瓷 电工层压木板
绝缘纸板
变压器的主要部件 --分接开关
4.分接开关（调压装置）
变压器的调压方式分无载调压和有载调压两种。需停电后才能调整分接头电压 的称无载调压；可以带电调整分接头电压的称有载调压。
间短路。 ④提供变压器实际的变压比，以判断变压器能否并
列运行。
变压器常见试验项目及标准
3、绕组连同套管的介质损耗试验；
试验标准：不大于出厂值的130% 试验目的：油纸绝缘是有损耗的，在交流电压作用下有极化损耗和电导损 耗，通常用tgδ来描述介质损耗的大小，且tgδ与绝缘材料的形状、尺寸无关， 只决定于绝缘材料的绝缘性能，所以作为判断绝缘状态是否良好的重要手段之 一。绝缘性能良好的变压器的tgδ值一般较小，若变压器存在着绝缘缺陷，则 可将变压器绝缘分为绝缘完好和有绝缘缺陷两部分，当有绝缘缺陷部分的体积 （电容量）占变压器总体积（电容量）的比例较大时，测量的tgδ也较大，说 明试验反映绝缘缺陷灵敏，反之不灵敏。所以tgδ试验能较好地反映出分布性 绝缘缺陷或缺陷部分体积较大的集中性绝缘缺陷，例如变压器整体受潮或老化、 变压器油质劣化以及较大面积的绝缘受潮或老化、绕组上附着油泥及严重的局 部缺陷等。由于套管的体积远小于变压器的体积，在进行变压器tgδ试验时， 即使套管存在明显的绝缘缺陷，也无法反映出来，所以套管需要单独进行tgδ 试验。tgδ试验是反映变压器的整体绝缘性能，一般对判断局部绝缘缺陷是不 灵敏的.
变压器常见试验项目及标准
4、接线组别检查；
变压器常见试验项目及标准
5、绕组连同套管的绝缘电阻试验；
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4.14 变压器的主绝缘和纵绝缘
线圈的绝缘分为主绝缘和纵绝缘。
主绝缘是指线圈对它本身以外的其他结构部分的绝缘，包括它对油箱、铁心、夹件和压板的绝缘，对同一相内其他线圈的绝缘，以及对不同相线圈的绝缘（相间绝缘）。
纵绝缘是指线圈本身内部的绝缘。
它包括匝间绝缘、层间绝缘、线段间的绝缘等。
图4－23 干式变压器主绝缘
表4－16 干式变压器主绝缘尺寸
455
R
+δ=
表4－17 圆筒式线圈层绝缘
4.15 变压器绝缘半径计算
图4－24 圆筒式绕组绝缘半径
（1）.圆筒式绕组绝缘半径计算（如图4－24所示）
R 0——铁芯半径
——铁芯对绕组绝缘距离 ——低压绕组内半径
——低压绕组气道内侧绕组辐向厚度
——低压绕组中气道宽度
——低压绕组气道外侧绕组辐向厚度 ——低压绕组外半径 ——高低压绕组之间的气道宽度
——高压绕组内半径
——高压绕组气道内侧绕组辐向厚度
11
S R +=L2
2B R +=233R +δ=L1
4
B R +=H 26
B R +=
——高低压绕组之间的气道宽度
——高压绕组气道外侧绕组辐向厚度 — 高压绕组外半径
——高压绕组外直径
——两铁芯柱中心距离
低压绕组DY2平均半径 12
122R R R += 低压绕组DY1平均半径 34342R R R += 高压绕组GY2平均半径 56
562R R R += 高压绕组GY1平均半径 78
782
R R R +=
高低压间漏磁空道平均半径 45
2H L R R Y +=
低压气道平均半径 232
L R R Y += 高压气道平均半径 67
2
H R R Y +=
（2）．饼式（含螺旋式、连续式）绕组绝缘半径计算
R 0——铁芯半径
——铁芯对绕组绝缘距离
——低压绕组内半径
图4－25
——低压绕辐向厚度
H 1
8
B R +=2D ⨯=60
S M +=67
7R +δ=11S R +=L
2B R +=23
3
R +δ=
——高低压绕组之间的气道宽度
——高压绕组内半径
——高压绕组辐向厚度
—— 高压绕组外径
——两铁芯柱中心距离
低压绕组平均半径 12
122R R R += 高压绕组平均半径 34
342
R R R +=
高低压间漏磁空道平均半径 23
2
H L R R Y +=
H 4
B R +=2D ⨯=3
b M +
=。