理解电力变压器主绝缘结构的优化及影响因素分析

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1、第46卷第10期Vol．46No．102009年10月TRANSFORMEROctober2009设计计算电力变压器主绝缘结构的优化及影响因素分析112高有华，丁春红，王国刚（1.沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳110178；2.特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁沈阳110025）摘要：对110kV电力变压器的主绝缘结构进行了电场的数值分析，讨论了静电板和角环对主绝缘电场分布的影响，确定了110kV电力变压器新型的主绝缘结构。关键词：电力变压器；主绝缘；分析＋中图分类号：TM401．1文献标识码：B文章编

2、号：1001－8425（2009）10－0001－05OptimizationandAnalysisofMainInsulationStructureinPowerTransformer112GAOYou蛳hua,DINGChun蛳hong,WANGGuo蛳gang（1.ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110178,China;2.TBEAShenyangTransformerGroupCo.,Ltd.,Shenyang110025,China）Abstract：

3、Theelectricfieldofmaininsulationstructurein110kVpowertransformerisanalyzednumerically.Theinfluenceofangleringandelectrostaticplatetoelectricfielddistributionofmaininsulationisdiscussed.Thenewmaininsulationstructurein110kVpowertransformerisdetermined.Keyword

4、s：Powertransformer；Maininsulation；Analysis板对电场分布的影响，为电力变压器节能降耗运行1前言及产品小型化设计提供了理论依据。电力变压器的绝缘是其重要组成部分，它对变2主绝缘结构的有限元分析模型压器的单台极限容量和运行可靠性具有决定性意义。在电力变压器发生的故障中，绝缘故障占很大一电力变压器的绝缘结构及其所用绝缘材料直接[2]部分，因此，在保证电力变压器运行可靠性的条件影响电力变压器运行的可靠性，对于主绝缘而言，[1]下，缩小变压器的主绝缘距离具有经济意义。研究高压绕组

5、和低压绕组之间，特别高压绕组端部为了合理而又可靠地确定电力变压器的主绝缘到铁轭之间的电场分布，可使变压器的绝缘设计具结构，必须对变压器中的电场分布进行分析和试验有充分的可靠性。同时通过对电力变压器的电场分研究，因此电场的数值计算已成为电力变压器绝缘析，可采取措施降低绝缘结构中的最大电场强度、改研究中十分重要的前提。目前国内110kV电力变压善电场分布，设计出合理的小型化绝缘结构。器的生产厂家有100多家，笔者针对传统的110kV2.1简化的计算模型电力变压器的体积大、制造成本高和主绝缘故障频本文中计算的电力变

6、压器采用薄纸筒小油隙的繁等缺点，利用有限元分析软件对S9-25000/110电主绝缘结构，主绝缘结构模型图主要由低压绕组、高力变压器的主绝缘结构进行电场分析。找出在满足压绕组、绝缘纸筒、变压器油、角环和静电板构成，如允许场强值的条件下，高压绕组与低压绕组之间、静图1所示。在采用有限元法计算电场时，为方便问题电板到铁轭之间距离的最佳尺寸，分析角环及静电的处理，对实际的电场及场域进行适当的简化并进2第46卷构，获得出现最大场强的部位，并使该部位的最大场H强值小于实际允许场强值是非常重要的。实际上影响最大场强的因素

7、很多，如端部的绝缘距离、静电板绝缘纸筒角环曲率半径、覆盖绝缘层厚度、绕组间主绝缘距离、角静电板环数目、形状及其分割油隙的大小等。低压绕组高压绕组为了研究角环和静电板对主绝缘电场分布的影m响，笔者针对电力变压器主绝缘结构中无角环和静电板的情况、无角环但有静电板的情况以及高压绕组端部同时放置角环和静电板的情况进行电场分图1110kV级电力变压器主绝缘结构计算模型析，从而研究主绝缘结构的最佳尺寸。Fig.1Calculationmodelofmaininsulationstructure3.1无角环和静电板的主绝缘

8、结构的电场分析of110kVpowertransformer无角环和静电板的主绝缘结构的剖分示意图如行以下假设：图2所示。利用有限元分析软件得到当主空道距离（1）忽略引线对端部电场的影响。m=42mm、端部绝缘距离H=98mm时的电场分布图，（2）认为绕组端部的金属压板或夹板为垂直于如图3所示，最大场强发生在高压绕组端部的拐角铁心轴线的无限大平板。处。这样，待求解的场域可简化为轴对称场，可以采用有限