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1、电力变压器绝缘介绍,3 变压器各部分绝缘,1 绪论,2 油浸式及干式变压器绝缘,1,PART ONE,绪 论,01,变压器绝缘简介,变压器绝缘的性能（电气、耐热和机械性能）是决定其能否运行的基本条件之一。只要有任何局部绝缘的损坏，都有可能损坏整台变压器，甚至危及输配电系统的安全运行。 变压器绝缘分为内绝缘和外绝缘两大类。通常将变压器油箱以外的空气绝缘称为外绝缘，它直接受到外界气候条件（气压、湿度、脏污等）的影响；将油箱内的绝缘称为内绝缘，内绝缘可分为主绝缘和纵绝缘两类。主绝缘是指绕组对地之间、相间及同一相而不同电压等级的绕组之间的绝缘；纵绝缘是指同一电压等级的一个绕组，其不同部位之间，如层间、
2、匝间的绝缘。,02,变压器绝缘分类,2,PART TWO,油浸式及干式变压器绝缘,01,油浸式变压器绝缘,油浸式变压器绝缘主要包括变压器油绝缘和浸纸绝缘。,01,变压器油,受潮： 由于在制造和运行过程中不可避免地会有杂质、气泡和水分等混入，工程用变压器油的介电强度远低于纯净变压器油。受潮的变压器油的击穿电压与温度关系密切，因为微量水分如完全溶解于油时对击穿电压影响很小，但转为液态微粒及固态（冰）时影响较大。,在标准油杯中变压器油的工频击穿电压和含水量的关系,01,油浸式变压器绝缘,老化： 1）热老化 温度升高会使变压器油加速老化，引起油粘度增大，颜色变深，tg增高，油泥及糠醛等增多，击穿电压下
3、降等。 2）电老化 如油中高场强处先发生局部放电，促使油分子互相缩合成更高分子量的腊状物，同时逸出气体。腊状物易积聚于绝缘上，堵塞油道、影响散热，而气体体积增大又使放电更容易发展。,01,油浸式变压器绝缘,02,绝缘纸,绝缘纸含有很多气隙，因而透气性、吸油性很好，浸以绝缘油后，电气性能显著提高。 变压器中常用的绝缘纸有多种：电缆纸，主要用作导线绝缘、层间绝缘及引线绝缘等。更薄的电话纸及更柔软的皱纹纸有利于包紧出线头、引线等。,电缆纸,皱纹纸,01,油浸式变压器绝缘,03,油纸绝缘,油与纸配合使用，可以互相弥补各自的缺点，显著增强绝缘性能。纸纤维为多孔性的极性介质，极易吸收水分，经过干燥浸油处理
4、后，吸潮速度得到延缓。当油浸纸板的吸湿量超过3%-5%后，介电强度剧烈下降，如右图所示。因此，在检修中、投运前都应该注意防潮。,不同温度下油浸纸板的工频1min电气强度与吸湿量的关系,01,油浸式变压器绝缘,04,油-屏障绝缘,给电极加上覆盖层、绝缘层、屏障等，有利于减小杂质的影响，提高油间隙击穿电压。 在曲率半径较小的电极上常覆以绝缘材料或涂上漆膜，如图（a）。只有零点几毫米的覆盖层虽然很薄，但限制了泄漏电流、阻止了杂质小桥的发展，使工频击穿电压提高。在稍不均匀与极不均匀电场中约分别可比原击穿电压提高70%与15%。,a.覆盖层; b.绝缘层; c.屏障; d.覆盖加屏障; e.多重屏障,0
5、1,油浸式变压器绝缘,04,油-屏障绝缘,如在曲率半径很小的电极上包缠较厚（如几毫米）的绝缘层，如图（b）所示，可使绝缘表面的最大场强明显降低，有利于提高整个间隙的工频冲击击穿电压。 例如：变压器中引线对箱壁的油间隙为100mm时，在裸线上包以3mm绝缘层后，击穿电压约提高一倍。,a.覆盖层; b.绝缘层; c.屏障; d.覆盖加屏障; e.多重屏障,01,油浸式变压器绝缘,04,油-屏障绝缘,在绕组间、相间、对铁芯或铁轭间的油间隙中宜放置尺寸较大、形状与电极相适应的纸筒或纸板的屏障，如图（c）所示。不仅能阻止杂质小桥的形成，而且当曲率半径小的电极处先发生电离后，离子积聚在屏障的一侧，使屏障与
6、另一电极间的电场变得均匀，因此在极不均匀电场中屏障的效果尤为显著。,a.覆盖层; b.绝缘层; c.屏障; d.覆盖加屏障; e.多重屏障,01,油浸式变压器绝缘,04,油-屏障绝缘,将油间隙用多层屏障分隔成多个较短的油间隙，如图（e）所示，则击穿场强更高，此即超高压变压器中常用薄纸小油道的原因，但过于细而长的间隙中油的对流困难，不利于散热。,a.覆盖层; b.绝缘层; c.屏障; d.覆盖加屏障; e.多重屏障,02,干式变压器绝缘,浸渍型绕组采用玻璃丝包线绕制后，浸渍绝缘漆而成。这类变压器制造设备简单、成本低，但其所能承受短路的能力较差，且绕组防潮和防尘性能不足。 目前的浸渍型干式变压器已
7、经做了很大的改进，采用NOMEX绝缘材料，经真空加压设备多次浸渍的H级绝缘，多次烘焙后，外用高强度绝缘材料密封，并高温固化。改进之后通风散热性好，过负荷能力强，具有较强承受短路和耐高温能力，技术性能大大提高。,浸渍型干式变压器,01,浸渍型,02,干式变压器绝缘,树脂型干式变压器需依靠模具，并采用专用浇注设备，在真空状态下加入石英粉作为填料，增强树脂机械强度，减小膨胀系数，提高导热性。其机械强度高，耐受短路能力强，防潮耐腐蚀性能好，运行寿命长，过负荷能力强。,树脂型干式变压器,02,树脂型,3,PART THREE,变压器各部分绝缘,01,套管绝缘,当载流导体需要穿过与其电位不同的金属箱壳或墙
8、壁时，就要用到套管。变压器套管是变压器箱外的主要绝缘装置，绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用。,变压器套管,01,套管绝缘,套管的电场特点： 高压导杆穿越接地体（墙体或外壳）的地方，区域电场最集中，且电力线垂直于界面的分量比平行于界面的分量要大得多。 对于套管这种插入式的电极布置，外电极（套管中间的法兰）边缘处的电场十分集中，放电常从这里开始。,套管电场分布,01,套管绝缘,a.随着外施电压的增大，首先在法兰边缘出现电晕放电； b.电压进一步升高，出现辉光放电，其放电长度随着电压升高而增长； c.当电压增长到临界值时，某些细线长度迅速
9、变长，转变为树枝状火花。这种放电很不稳定，放电路径迅速改变，并有爆裂声，称为滑闪放电。 出现滑闪后，电压再增加一点，放点火花就能延伸到另一电极，形成闪络。,沿套管表面放电示意图1-导杆 2-接地法兰,a.电晕放电,b.辉光放电,c.滑闪放电,01,套管绝缘,在分析套管的沿面放电时，可用下式来估算滑闪放电电压Ucr： 可用下式来估算起始电晕电压 （有效值）式中，C0为比电容，F/cm2。 当外施电压高于辉光放电电压时，放电长度式中，系数k1在工频电压下，在空气和油中分别为5kV/mm及12.8kV/mm。,01,套管绝缘,因电压等级不同，绝缘套管有纯瓷套管、充油套管和电容套管等形式。 纯瓷套管多
10、用于10kV及以下变压器，它是在瓷套管中穿一根导电铜杆，瓷套内为空气绝缘。 充油套管多用在35kV级变压器，它是在瓷套管充油，套管内穿一根导电铜杆，铜杆外包绝缘纸。充油后，套管的耐压、散热性能都能得到改善。 电容式套管常用于110kV及以上的变压器，其主要靠电容芯子来改善电场分布。电容芯子通过在导杆上包以多层绝缘纸构成，按设计要求层间夹有铝箔，组成了一串同轴圆柱形电容器，可使电场分布更加均匀，介电强度也可提高。,各种类型的套管,01,套管绝缘,在变压器运行中，套管内部长期通过负载电流，当变压器外部发生短路时通过短路电流。因此，对变压器套管有以下要求：(1)具有规定的电气强度和足够的机械强度。(
11、2)具有良好的热稳定性，并能承受短路时的瞬间过热。(3)外形小、质量小、密封性能好、通用性强和便于维修。,02,绕组绝缘,01,绕组线圈材料,漆包线 漆包线是在裸铜线表面涂上绝缘漆制作而成的。在工作过程中，将承受各种机械应力、热和化学的作用，因此要求漆包线具有良好的涂覆层，其漆膜附着力要强，并有一定的耐磨性和弹性; 漆膜还要有足够的电气性能、耐热性和耐溶剂性，以及对导体无腐蚀作用等。,漆包线,02,绕组绝缘,01,绕组线圈材料,纸包线 纸包线主要用于油浸式变压器中，形成的油纸绝缘具有很好的介电性能，且价格便宜、寿命长。纸包线是由无氧铜杆或电工圆铝杆经一定规格的模具挤压或拔拉后的导线，再绕包两层
12、或两层以上绝缘纸的绕组线。,纸包线,02,绕组绝缘,01,绕组线圈材料,玻璃丝包线 玻璃丝包线是用玻璃丝作绝缘包层的导线，通常由人造玻璃丝缠裹在导线上而成，具有绝缘性能好，机械强度高等特点。用醇酸树脂漆浸渍的无碱玻璃丝绕包的铜线制成的玻璃丝包线可应用于变压器绕组中。,玻璃丝包线,02,绕组绝缘,02,绕组间绝缘,油浸式电力变压器主绝缘广泛采用油-屏障绝缘结构，当被屏障分隔成的油隙越小时，其电气强度相应提高（如左图所示），因此超高压变压器里广泛采用以油浸瓦楞纸组成的薄纸小油道结构（如右图所示）。,某900kV变压器简图1-高压绕组；2-低压绕组；3-屏；4-瓦楞纸；5-纸筒,纸筒数（曲线所注）及
13、绝缘距离对击穿电压的影响,03,引线绝缘,引线是变压器内部绕组出线与外部接线的中间环节，为保证引线的绝缘效果，需采用直径较粗的导线，并包以很厚的绝缘层，确保在试验电压下，导线表面和绝缘层表面的电场都不超过各自的击穿场强。 计算引线绝缘击穿电压时，若两根引线大致平行或引线近似于与油箱平行时，可分别按平行圆柱电极或圆柱对平面的电场来估算。在不均匀电场中，引线绝缘的工频击穿电压略大于油中针对针的击穿电压。,04,分接开关绝缘,分接开关用于变压器的调压。由于电力系统负荷波动性较大，往往会引起电压的变化，为了确保电能质量，需要对变压器进行适时调压。方法是通过变压器绕组中分接头之间的切换，以改变绕组匝数，即变压器的电压比，从而实现调压的目的。,分接开关原理图,04,分接开关绝缘,分接开关长期经受工频电压下局部过热、局部放电、电晕、爬电、沿面放电的作用，保证其绝缘的正常，才能有利于电力系统的正常运行。 分接开关的绝缘分为主绝缘和纵绝缘。主绝缘为对地绝缘和相间绝缘，指分接开关带电体与接地部分的绝缘及不同相之间的绝缘。纵绝缘指同一分接开关各带电体之间的绝缘，如级间、任意分接相间绝缘等。,分接开关,THANKS,
