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      對于電力變壓設施的主要構造中的問題探究

      2021-03-17 11:30:28

      1靜電環的補償


      為了實現上部絕緣層加厚,建議在上部絕緣層增加一定厚度的適形紙板條,再包繞絕緣紙帶,則可實現t1>t2的靜電環絕緣層,圖中H為靜電環到壓板的距離,m為繞組間距離。對于絕緣層厚度t,不能影響靜電環的金屬部分,即不應相對減小對繞組導線的屏蔽作用;而且減小靜電環的金屬部分對于軸向短路力也有一定影響。


      2端部的“油楔”


      高壓繞組端部設以靜電環,則在墊塊與靜電環絕緣層之間必然形成“油楔”所示。對于“油楔”,絕緣墊塊的介電系數z大于變壓器油的介電系數y,即z>y,故油中場強大于墊塊中場強。從極化角度,“油楔”尖角處電荷集中,該處場強高,當場強達到局部入電場強時,尖角處開始局部放電,因此該處形成放電源。局部放電引起絕緣表面產生不可恢復的燒損;同時當角環布置不能與電場分布相一致時,就可能發展成沿面放電,故“油楔”應該是絕緣結構中的弱點。

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      當外加電壓升高時,“油楔”中電壓ug也隨之升高,當ug達到“油楔”擊穿電壓ugb時,局部放電開始,此時,外加電壓即為起始放電電壓upd,式中:p為絕緣層與首端線圈的距離;g為油楔的絕緣距離;t2為靜電環下部絕緣層的介電系數;g為油楔的介電系數。


      上面所述絕緣以正常工藝處理的油紙絕緣而言,若油中含有雜質和水分時,則局部放電的起始電壓將明顯降低。


      據此,在端部絕緣結構中必須采取措施,如增大電極的曲率半徑、絕緣層的厚度以及縮小墊塊的寬度,后者是Z簡便的措施,即將圖中的墊塊1減小至點線處,這對繞組的壓緊無影響,并可消除“油楔”,改善電場分布,從而提高局部放電電壓。


      3靜電環的設計


      高壓繞組端部的靜電環的作用,其一為改善與其相鄰諸線段的雷電沖擊電壓分布;其二為使繞組端部電場均勻,因此靜電環的形狀合理設計是很重要的。


      設計靜電環的形狀,主要是確定電極的曲率半徑和絕緣層的厚度t。設計原則是:確定的和t必須滿足靜電環金屬表面及其絕緣層上的電場強度〔1〕,小于該兩處的許用電場強度值。


      當前靜電環都是采用厚度為0.5mm的軟銅帶或金屬編織帶半迭繞于紙圈上,其表面再繞以絕緣層而成,經過真空處理后,可能在金屬表面與絕緣層之間存在著小空隙,以及采用適形紙條時,接縫處存在微小縫隙按1mm考慮時,存在Z小擊穿場強Ebmin,則允許場強E0X=Ebmin/K,其中K為安全系數,一般取1.40~1.45.


      對于油―隔板端部絕緣結構中,采用角環和反角環將端部分隔成較小油隙時,其中負擔Z重的油隙中耐電強度將決定整個結構的耐電強度。因為場強出現于靜電環絕緣層表面的油隙中,故端部絕緣的耐電強度通常由靜電環與其靠近的角環之間的油隙所決定。該油隙的尺寸應按電力線方向取值〔1〕。根據油隙的大小,同樣可查得〔3〕Z小擊穿場強Ebmin,并求得許用場強E1X=Ebmin/K.


      增大和t均能使場強下降,但應使兩者比例合適才能取得良好的結果。根據我們對220kV變壓器主絕緣結構試驗研究的結果,當小時,增大t的效果較明顯;反之當大時,增大t效果就不太明顯;同樣,當t較小時,增大的效果比較顯著;當t較大時,增大效果不大。


      高壓繞組靜電環絕緣層表面,場強Emax隨t增大而減小,并且相對減小幅度也隨t增大而減小,并受的影響,當增大時,相對減小幅度變小,不過當t較小時,增大t的效果顯著,反之亦然。


      在選用t尺寸時,必須注意到靜電環對線段的屏蔽作用,此時t相當于式中的d,應該小些。因為t增大,靜電環對線匣的電容減小,從而減小了對線段的雷電沖擊保護作用。為此,在超高壓電力變壓器的靜電環上部絕緣層,應用適形絕緣紙襯墊以增加絕緣厚度,這樣下部絕緣層厚度就自然減小,改善了起始分布。


      4結論


      a.為了充分發揮靜電環的補償作用,絕緣層厚度應盡可能小,如采用上部絕緣層墊以適形絕緣紙條襯墊,再包繞以紙帶的技術措施;b.為了消除端部“油楔”,Z簡便的措施是適當縮短墊塊的寬度;c.設計靜電環形狀時,主要是確定和t,增大和t均可減小絕緣層表面電場強度,當小時,增大t效果明顯;當較大時,增大t效果不太明顯。對于220kV變壓器繞組,在工藝條件允許的情況下,t選為10~15mm時,可有效地降低絕緣層表面的場強值。 


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