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高电压绝缘技术 第九章：变压器绝缘 1 变压器结构简介 2 变压器绕组 3 绝缘分类 4 绝缘形式概况 5 高压绕组绝缘结构基本特点 5 高压绕组绝缘结构基本特点 5 高压绕组绝缘结构基本特点 5 高压绕组绝缘结构基本特点 6 油浸式变压器绝缘－变压器油 6 油浸式变压器绝缘－绝缘纸 6 油浸式变压器绝缘－油纸绝缘 6 油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘 6 油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘 6 油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘 6 油浸式变压器绝缘：油－屏障绝缘 7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－结构 7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计 7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计 7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计 7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－设计 7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－冲击电压校验 7 主绝缘－绕组间或绕组对铁芯－工频电压校验 7 主绝缘－绕组对铁轭－特点 7 主绝缘－绕组对铁轭－措施 7 主绝缘－引线绝缘 8 －变压器的内部保护－纵向电场分析 8 －纵绝缘－纵向电场分析 8 －纵绝缘－变压器的内部保护措施 8 －纵绝缘－变压器的内部保护措施 8 －纵绝缘－校验 HV EMC Laboratory North China Electric Power University A B C 铁轭 铁芯 高压绕组 低压绕组 高压引线 饼式结构 目前最广泛：油浸纸；绝缘油起绝缘和散热双重作用；93起事故中，绝缘事故占80％，其中匝绝缘43％、主绝缘23％、套管绝缘15％。 干式变压器：无油、防火、防爆； 环氧树脂干式变压器：35kV已挂网运行； SF6气体绝缘变压器：更高等级，重量小、噪音小、不易老化、耐湿耐污、承受过载能力小； XLPE电缆绕制变压器 1：圆筒式 2：饼式 1）连续式 2）纠结式 3）连续－纠结式 1 圆筒式： 绕制工艺简单； 层间电容大、对地电容小，在冲击电压下层间电压分布较均匀； 但端面小，轴向固定困难； 层间油道长而窄，不利于散热。 2 饼式：1）连续式： 绕法简单 纵向电容小，在雷电冲击下各线饼间电压分布很不均匀。 2 饼式：1）纠结式： 绕法复杂 纵向电容大，有利于改善在雷电冲击下各线饼间电压分布。 220kV及以上常采用纠结式 1：工程变压器油有杂质、气泡、水分，介电强度远低于纯净油 2：受潮变压器油的击穿电压与温度关系密切 3：老化因素： 1）热老化：粘度增大，颜色变深，介损增大，油泥增多，击穿电压下降 2）电老化：局部放电使油分子缩合成更高分子量的腊状物（影响散热），同时溢出气体（使放电更易发生） 绝缘纸用硫酸盐木纸浆制成，含有许多气隙，透气性好、吸油性好。 常用种类： 电缆纸：（0.08~0.12mm厚），导线绝缘、层间绝缘和引线绝缘； 电话纸：更薄，出线头和引线绝缘； 皱纹纸：更柔软，出线头和引线绝缘； 绝缘纸板：绕组间的垫块、隔板、绝缘筒、角环； 绝缘成型件：直接用纸浆按电场形状制成 油与纸配合使用，可以互相弥补各自的缺点，显著增强绝缘性能。 因纸纤维为多孔性的极性介质，极易吸收水分。当油浸纸板的吸湿量超过3～5％后，介电强度剧烈下降。 检修、投运前都要注意防潮。 分类：覆盖层、绝缘层、屏障（隔板、极间隙）。 覆盖层：在曲率半径较小的电极上覆盖绝缘材料或漆膜，限制了泄漏电流，阻止了杂质小桥的发展，使工频击穿电压提高，因而充油设备里很少采用裸导体。 例：较均匀电场中提高70％，极不均匀电场中提高15％ 绝缘层：在曲率半径很小的电极上包裹较厚的绝缘层，使绝缘表面的最大场强明显降低，有利于提高整个间隙的工频和冲击击穿电压。 例：引线对箱壁的油隙为100mm时，在裸线上包3mm厚绝缘层，击穿电压提高1倍。 屏障：在绕组间、相间、对铁芯、对铁轭的油隙中宜放置尺寸较大（形状与电极相适应）的纸筒或纸板屏障，不但能阻止小桥形成，而且集聚在屏障上的空间电荷使屏障另一侧的电场变得均匀。 多屏障：将油隙分隔成多个较短的油隙，则击穿场强更高，超高压变压器常采用薄纸小油道。 例：纸筒总厚度占油隙总尺寸的30～40％；超高压变压器采用瓦楞纸 原则：1）工频1分钟及冲击耐压下不应发生油隙击穿或闪络； 2）在工作电压下不出现有害的局放。 计算方法：重要部位用数值计算，绕组间、绕组对铁芯用同轴圆柱场分析。 等效简化：按介电常数的比例将纸筒的总厚度折合成等值油隙距离后估算油隙中的最大场强数值： Ut：工频1分钟耐压 Ebmin：油隙最小击穿场强 d0、dp：油、纸层厚度 K1：绕组内外差异引入的电场集中系数 K2：撑条引入的集中系数 K3：安全裕度 油隙最小击穿场强 强油体积：处于90％～100％最大场强范围内的油的体积。 油的介电强度与强油