1、 220220 kVkV 电力变压器绝缘设计电力变压器绝缘设计 专业专业：电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班级班级： 学号学号： 姓名姓名： 指导教师指导教师： 一设计任务一设计任务 1. 对一台双绕组 220 kV 级电力变压器进行绝缘结构设计，并进算绝缘结构在雷电冲击电 压（全波），1min 工频电压试验下的主、纵绝缘裕度。 2. 技术条件： a、全波雷电冲击试验电压 945 kV b、1min 工频试验电压 400 kV（感应耐压试验）。 3. 变压器结构及其它条件： a、低压绕组外表面半径 360mm，高压绕组内表面半径 434mm，绕组间绝缘距离 74mm b、高压绕组匝绝缘厚
2、度 1.95mm 低压绕组匝绝缘厚度 0.45mm c、高压绕组为纠结式，高压绕组中部进线 d、高压绕组段间油道尺寸 1，3，5 向外油道为 8mm；7，9，11 向外油道为 6mm；8，10， 12 向内油道为 10mm；其他油道均为 6mm；中断点为 15mm e、全波梯度 1，3，5 油道为 10；7，9，11 油道为 8；中断点为 15. 4. 要求完成的内容： a、确定变压器主绝缘尺寸 b、计算主、纵绝缘在各种试验电压下的绝缘裕度 c、 画出变压器绝缘装配图 d、攥写课程设计报告 5. 参考文献： a、路长柏等编著：电力变压器计算第五章； b、刘传彝：电力变压器设计计算方法与实践；
3、c、路长柏：电力变压器绝缘技术； d、“电机工程手册”第二十五篇。 二二 综述综述 针对上述设计要求对 220 kV 电力变压器绝缘结构设计如下： 对于主绝缘， 高低压线圈 间主空道为了利用变压器油的体积效应， 采用薄纸板小油隙的设计思想， 线圈间主绝缘距离 为 74mm，变压器油与绝缘纸板交替排布，具体结构为（8+4+10+4+10+2+10+4+10+4+8）,即 Dy=60mm，Dz=14mm,靠近高压线圈的第一个绝缘纸筒厚度取为 4 意在增加其机械强度， 以保证高压线圈能够稳固的固定于其上；低压线圈外半径 r1=360mm，高压线圈内半径 r2=434mm；低压线圈（35 kV）与铁心
4、间采用厚纸板大油隙的设计思想，其绝缘距离定为 27mm； 由于 220 kV 级电力变压器的高压线圈采用中部出线的出线方式， 所以端部绝缘结构 设计可按 110 kV 级绝缘水平设计， 其结构为： 端部设静电环， 静电环采用 1/4 圆曲率半径， S 值取为 5，曲率半径取为 10。静电环金属上表面距离压板为 90mm，期间设一个端圈、两个 角环和三个隔板，并加垫块以填充，期中为了增加沿面爬电距离，至上而下三个隔板 在高压线圈一侧分别探出 50、30、15 的长度。由于中部出线，上下端部的绝缘结构 相似，下端部结构不再进行详细说明。具体结构尺寸见绝缘结构装配图。 三三220220 kVkV 电
5、力变压器主绝缘结构装配图电力变压器主绝缘结构装配图 四四 各部分绝缘结构绝缘裕度核算各部分绝缘结构绝缘裕度核算 变压器运行过程中，各部分不但要长期承受设备最高工作电压，还要承受住可能出现 的各种短时过电压，包括雷电冲击过电压、工频过电压（单相接地过电压、甩负荷过电压、 长期的电容效应所引起的工频电压升高）以及内不过电压（谐振过电压、操作过电压）等， 所以考核各种电压作用下的耐压强度是变压器绝缘设计中的必要步骤。其中试验项目分别 有：全波冲击试验；截波冲击试验；一分钟工频试验；感应耐压试验以及局部放电试验等。 1. 高压线圈工频耐压的核算 一分钟工频耐压试验主要考核变压器的主绝缘，对于 220
6、kV 电力变压器的工频试 验电压为 400 kV，需采用感应试验方法。感应高压试验对主绝缘和纵绝缘都进行了考验， 其优势在于避免了因低压侧电压的升高而引起的铁磁饱和及励磁电流过大， 使铁心损耗加大 和线圈发热，电源应采用较高频率，一般为 100250Hz。对于分级绝缘的变压器感应耐压实 验时， 试验电压沿轴向高度的分布和所在点的总匝数成正比。 因此主绝缘和纵绝缘的试验有 其特殊之处。 核算过程如下： 线圈间油隙最小击穿场强与距离关系图求最小允许场强 Exmin。 低压线圈外表面：因为 S=0.45/2,油隙宽度 Dy=8mm，则 Exmin=74*1.15=85.1 kV/cm 高压线圈内表面：因为 S=1.95/2 油隙宽度 Dy=8mm，则 Exmin=85*1.15=98 kV/cm 由式 Umin=Ey （Dy+y/z*Dz） 求最小允许电压， 采用综合修正系数 K=1.25/1.15=1.1 ； 则低压线圈外表面： U1min=85.1*（6.0+1.2*0.5）/1.1=518.3 kV 绝缘
