电气设备故障诊断技术课程论文(3)

本文档主要介绍变压器绝缘设计与在线监测技术

场分布，即与带电及接地部分的形状及其相互之间位置和距离有关，因此，为了正确地选用绝缘结构，了解其中出现最大场强部位，并求得这些部位的电场强度值是非常重要的。采用分析法计算线圈间电场强度时，由于电极形状及其间隙中油和固体介质组合的多样性，势必以电场为已知的具有简单几何形状的电极来代替形状复杂的电极并引入一修正系数。

必须指出，实际计算的线圈表面并非是连续的圆柱体，而是具有轴向的段间或匝间油隙，这种不连续性对电场分布有影响，即段间油隙引起电场呈波纹状的畸变，特别是线饼圆角附近处。可利用波纹系数表示此种附加电场集中。所谓波纹系数，即距线圈表面某点处的电场强度与相同结构尺寸的同轴圆筒形电极(即无轴向油隙）该处电场强度之比。在设计线圈间主绝缘时，还应注意到线圈轴向场强对主绝缘的影响。线圈在工频电压作用下，电压分布是均匀的，故轴向电场的合成电场与辐向电场相差不大，一般不超过10％。在冲击电压作用下，线圈进线端的轴向电场强度较高，故对线圈主绝缘的合成电场具有影响，而且辐向场强和轴向场强是不同的两个时间函数，从而造成了线圈间电场计算的复杂性。在设计线圈间主绝缘时，若不考虑轴向电场的影响，势必影响设计的可靠性。

2.2.3线圈端部绝缘设计。

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，而且由于铁轭是辐向不对称的，所以电场也是不对称的。因此，过去对于线圈端部的电场计算是很困难的，甚至是不可能的。自从电子计算机在变压器设计中得到广泛应用以来，目前巳能对线圈端部电场进行计算，并得到了较为满意的结果。由于短路机械强度的要求，线圈必须支撑于铁轭(压板)上，对35千伏及以下的变压器采用垫块，对60千伏及以上的变压器采用垫块与隔板(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线分量，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导致沿面放电。近年来，从大量模型试验中发现，变压器线圈端部由油一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了油间隙起始放电场，开始出现局部放电，并由此而引起电场畸变，进而形成沿面放电所致。试验表明：端部绝缘放电主要决定于端部最大场强值，而与沿面放电距离没有直接关系，加长放电距离只能使贯穿性击穿更加困难[2]。

3 纵绝缘结构设计

变压器运行过程中会遇到各种过电压，过电压分内部过电压与外部过电压。内部过电压

发生在电力系统本身，是当变压器或线路在分、合闸时由于系统中能量发生剧烈变化而产生

的一种具有周期性波的操作过电压;而当系统发生不对称短路和间歇电弧时将产生故障过电

压。外部过电压也称大气过电压，是由于雷电直接落在输电线上或者由于带电荷的云层彼此

间发生放电或对地放电而对输电线产生电磁感应或者由于带电云层移过输电线上空时产生静电感应所引起的非周期性过电压波。

变压器在过电压作用下，起始阶段在绕组的线端引起了很大的电压梯度，随后将在绕组

其他部位引起电压振荡，并使绕组的对地电压大大增高，这对绕组绝缘非常不利。变压器的

过电压保护，一方面是采取各种措施降低进入变压器的过电压波的幅值:例如在输电线上部

设架空地线;采用合理的绝缘配合 (在接近变电所的输电线路上装设避雷器)。另一方面是

加强变压器本身的电气强度，使起始电压分布和整个过渡过程的电压分布可得以改善。 变压器的纵绝缘[3]，包括绕组的匝间、层间、线段间的绝缘结构与尺寸，由冲击试

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