变压器引线到金属平面油中绝缘距离分析

发表时间：2018-06-14T17:12:46.343Z 来源：《电力设备》2018年第3期 作者： 张东民

[导读] 摘要：变压器引线设计中，纸包圆引线到金属平面的局绝缘距离，从电场计算方面，做出分析，并通过计算已有的绝缘距离表，得出许用场强，以220kV电压为例，来确定不同半径、绝缘厚度引线的合理距离。 （特变电工沈阳变压器集团有限公司 辽宁沈阳 110144）

摘要：变压器引线设计中，纸包圆引线到金属平面的局绝缘距离，从电场计算方面，做出分析，并通过计算已有的绝缘距离表，得出许用场强，以220kV电压为例，来确定不同半径、绝缘厚度引线的合理距离。 关键词：变压器；绝缘距离；电场强度；引线 1.前言

目前我国电力变压器制造业正向超高压大容量方向发展，电力变压器的绝缘问题变得异常重要。作为电力变压器绝缘设计的重要问题之一，超高压电力变压器引线的电场问题日趋引起人们的关注。

在变压器的设计中，为尽可能的提高有限空间的利用率，缩小器身尺寸必须提高引线的绝缘强度，以减小引线对各部分的距离。引线结构设计时，主要以引线手册的绝缘距离表为依据来确定不同绝缘厚度及电压水平下引线的绝缘距离。但是，随着产品容量的增大，导线直径不断增大，也就是电场中的电极半径增大，这样绝缘层外表面油中的电场强度就随之降低，绝缘距离也就是可以相应缩小。导线到金属平面绝缘距离的缩小，减小导线到箱壁及其它部分的距离，通过缩小器身尺寸来减小油箱整体尺寸，节约成本。同时，绝缘厚度的减薄，可以增加导线的载流。 2.引线到平面电场计算

影响引线周围电场强度通常有以下几点：

1)引线的绝缘厚度δ；2)引线的绝缘距离S1；3)引线的直径d； 下面通过一个例子说明以上三方面对圆引线到平面的电场影响。

图1所示为圆形引线和油箱壁，假设引线的直径为20mm，引线外包绝缘厚度为10mm，引线到油箱箱壁的距离S1为100mm。利用电磁计算软件ANSYS，对该模型进行计算，电场分布如图2所示。最大场强在圆引线表面。

以上如假设计算处引线到油箱箱壁间的最大场强为1%，在此基础上分别只加大引线到油箱的绝缘距离、只加大引线外包的绝缘厚度或只加大引线半径10%-100%，而其余条件不变进行计算，得出的计算结果与前述最大相对场强1%相比较，得出相应的场强变化百分数，如图3所示。

图3 场强变化百分数曲线图

当圆形引线的圆心到油箱之间的距离保持不变时，加大引线半径，或减小引线到油箱间的绝缘距离，反而使场强加大。只有保持S1，即引线绝缘外表面到油箱的距离不变，才能得出如图3所示的加大引线半径时的结果。

从图3可见，加大绝缘距离时场强下降的趋势较为显著，但这样会使油箱的体积增大，增加了制造成本。从经济和制造角度看，加厚引线每边绝缘厚度是可行的办法，但是从散热方面考虑，引线绝缘也不能无限度地加厚。

我们对场强大的引线绝缘结构进行修正时，首先加厚引线绝缘。如场强仍大，则考虑加大引线直径；如依旧大时，再增大引线绝缘距离。这样可以避免因变压器的总体体积增大过多而提高制造成本。 3.绝缘距离表计算分析

应用有限元计算软件ANSYS，计算出绝缘距离表中不同电压等级和绝缘厚度圆引线到平面得油中场强。场强值列于附表中。

我们把220kV电压等级所计算出得场强值6.57kV/mm定为许用场强。分别计算出不同电极直径在绝缘厚度为10mm、8mm、6mm时的绝缘距离。如表1所示。

图4 不同电极、不同绝缘时对于的绝缘距离 由表1和图4中的值，我们可以看出，绝缘厚度一定时，随着电极直径的增大，绝缘距离在变小。在以后引线结构的设计中，同一电压水平不同直径的引线，其绝缘距离不同。如400mm2引线电缆包10mm绝缘时，其理论上的绝缘距离可以由原来的190mm降低到125mm。 4.结论 引线在变压器中不是孤立的，它与变压器中的绕组、铁心、油箱以及各种绝缘部件之间都有着密切的联系。随着电磁计算软件的不断发展，确定绝缘距离可以以软件计算结果为依据，结合典型距离结构进行试验，来修订原有的引线绝缘距离表。引线绝缘距离的确定影响着变压器的体积和成本，引线绝缘距离的修改不只有现实的经济意义还有长远的社会意义。 参考文献 [1]路长柏.电力变压器绝缘技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997. [2]路长柏朱英浩等.电力变压器计算[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1990. [3崔立君等译.变压器全书（电力变压器实用技术）.北京：机械工业出版社，1990.