变压器设计校核和调试.docx

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1、变压器设计校核和调试江苏省电力试验研究院万达1变压器绝缘强度的校核1.1纵绝缘强度校核1.1.冲击计算和传递过电压1）绕组冲击分布计算，各绕组在全波、截波时，油中场强、饼间场强和匝间场强等均应小于许用场强。2）传递过电压分布校核高压首端全波/截波冲击电压时，低压绕组的传递过电压计算和校核。1.2主绝缘强度校核1.2.1全域电场分析通常为便于校核，将雷电冲击、操作冲击试验电压按照一定的冲击系数换算成工频一分钟值，取该换算值与实际工频耐压（一分钟）值的最大值，作为设计绝缘水平（DIL）。例如特高压升压变的高压线端绝

2、缘水平分别为：雷电冲击2250kV、操作冲击1800kV和工频5分钟耐压1100kV。按照分别的冲击系数2.7、2.3和工频电压－时间特性系数0.92换算为工频一分钟电压值的最大值为1200kV,作为设计绝缘水平（DIL）进行校核。变压器各部位，包括绕组间、绕组对地、绕组纵绝缘等进行全域电场分析计算，找出各关键部位的电场强度，确保在各种试验电压（雷电冲击、操作冲击、感应和外施工频耐压）下，均不击穿，且不发生局部放电。线圈端绝缘部位的电场解析如图1所示。图1线圈端部的电场解析1.2.2无局部放电设计⑴局部放电发生

3、的概率在超（特）高压变压器中，引入无局部放电设计概念，即局部放电发生概率很低（0.1%～1%）的设计。按照韦伯分布局部放电发生概率P如式（1）计算：P＝1－exp{-ln2×（E/E50）-m}（1）式（1）中：E－对应概率P的场强kV/mm；E50－50％局部放电发生概率对应的场强kV/mm；m－韦伯分布的形状系数，对于不同的绝缘部位和试验电压种类，形状系数不同。例如有的公司给出如表1所示m值：表1形状系数m绝缘部位工频冲击纸隔板间油隙15.29.8纸板外侧油（引线外表面）9.511.3绝缘支架10.112.

4、2⑵绝缘油的许用场强变压器主绝缘系油－纸隔板结果，在工频电压作用下，油隙的强度是关键因素。国际上常用的“魏德曼油曲线”，给出了低局部放电发生概率的场强与油隙长度的关系，如图2所示：图2“魏德曼”油曲线（局放概率1~2）图2中：曲线1－脱气油，绝缘电极；曲线2－气饱和油，绝缘电极；曲线3－脱气油，无绝缘电极；曲线4－气饱和油，无绝缘电极。对于曲线1～4的表达式如式（2）所示：Epd＝E1×d-akV/mm；（2）式（2）中：Epd－局部放电起始场强kV/mm；E1－油隙长度为1mm的局部放电起始场强，对应于曲线1

5、、2、3和4，E1分别为21/17.8/17.8/13.5；d－油隙长度mm；a－指数，对应曲线1、2、3和4，a分别为0.37、0.364、0.364和0.364。（油隙越大，起始场强就越低，发生局方的可能性越大）500kV变压器的油隙仅7mm，线圈有轴向油道电极面越大击穿电压于小。按照图2或式（2），显示油隙长度越小，局部放电起始场强越高。这是变压器设计的基本思想，只要散热条件允许，总是将油隙设计得更小些。图2或式（2）所示的“魏德曼油曲线”所列的局部放电起始场强，对应的是1％～2％的发生概率，且是均匀电场

6、的情况。各种试验研究表明，油隙的局部放电起始场强还取决于油的体积、油的特性（水分和颗粒度），以及电场的均匀程度等因素。在实际运用中，对图2或式（2）所示局部放电许用场强，要留有较大的安全系数。关于油体积效应：超（特）高压变压器的容量大，体积也大，即电极间油体积增加会带来油绝缘强度的降低。通常认为油体积增大带来较多的杂质，从而导致绝缘击穿的概率上升，绝缘强度降低。图3给出，油体积从10－6cm3到105cm3的范围，油击穿场强的下降情况。在雷电冲击电压下，也存在类似的下降。图3工频1min的击穿场强与电场油体积的

7、关系关于油颗粒度和水分的影响：图4给出油中水分和颗粒污染对油绝缘强度的影响。较清洁油轻污油重污油图4工频分级加电压下，同轴圆柱电极的1％概率耐受强度试验数据国际大电网会议资料介绍了多起因油中颗粒导致变压器故障的实例。例如，委内瑞拉的两台新800kV变压器因滤油机的滤芯损坏，投运仅15分钟左右，在低场强区的纸隔板处发生故障。巴西四台800kV变压器，运行仅2～6周，因冷却器内的油漆剥落，高压引线对油箱壁故障。该批冷却器曾在户外不当储存，水进入其中。加拿大的765kV变压器在近30年的时间里，先后有约40只765k

8、V套管均压球或引线在出线绝缘处发生放电，均压球与油箱壁的距离d为400mm，该部位对油中颗粒比较敏感，如图5所示。图5765kV套管均压球故障部位各种电极和颗粒情况的试验结果汇总，如表2所示。表2颗粒对裸电极油绝缘强度的影响序号电极形状升电压速度含水量(ppm)大于5µm/100ml颗粒数击穿电压或耐受电压下降颗粒类型清洁/污染油1半球盖VDEd1mm0.5kV/s无金属1900/78