一种低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法技术

技术编号:35855416 阅读:12 留言:0更新日期:2022-12-07 10:42
本发明专利技术提供一种低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法,其属于干式变压器领域,包括高压线圈和低压线圈,所述高压线圈与低压线圈之间设置有至少n个空道绝缘隔板;所述n个空道绝缘隔板将高压线圈与低压线圈之间的空间分隔为(n

【技术实现步骤摘要】
一种低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法


[0001]本专利技术涉及干式变压器领域,具体涉及一种低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法。

技术介绍

[0002]低频输电作为是一种新型的输电方式,通过降低系统工作频率,一方面使线路感抗随系统工作频率的下降而减小,从而使得输电线路阻抗大大降低,并等效缩短线路的电气距离;另一方面使线路容抗随系统工作频率的下降而增大,从而减少电缆线路充电无功,大大提升线路的输送容量。
[0003]变压器作为低频输电系统中的关键设备,其绝缘结构设计的优劣会直接影响变压器质量和成本。目前,环氧树脂浇注干式变压器的绝缘结构包括高低压线圈之间的主绝缘和线圈与针心及地之间的绝缘。其中,如图1所示,环氧树脂浇注干式变压器的主绝缘结构多采用在低压线圈外侧和高压线圈内侧覆盖DMD和环氧树脂进行绝缘,并在主空道中间增设1层或2层PET复合聚酯薄膜,此时高低压线圈之间的主绝缘距离为a;在高低压线圈上下端采用环氧树脂作为端绝缘,并将由环氧树脂成型的垫块支撑在高低压线圈与对应的高低压上下夹件之间,此时高低压线圈与铁轭之间主绝缘距离为b。
[0004]另外,由于环氧树脂浇注干式变压器的主绝缘结构为空气和环氧树脂的复合绝缘,而且在交流电压作用时,介质承受的场强与其介电常数成反比,在50Hz下空气介电常数和环氧树脂的介电常数为1:3.5,所以空气中的电场强度要大于环氧树脂中的电场强度,同时由于环氧树脂的耐压强度远大于空气的耐压强度,所以复合绝缘结构的绝缘强度将取决于空气。因此,在对应用于50Hz输电线路中的环氧树脂浇注干式变压器的主绝缘结构进行设计时,其主绝缘距离仅通过公式(1)简单核算、校验。即先通过所施加的耐压试验电压除以空气的耐受电压强度获得主绝缘距离的理论数值,再将该理论数值与实际的主绝缘距离m进行比较,从而判断主绝缘距离是否合适;但其并未考虑气隙大小与击穿电压的关系。同样,主绝缘爬电距离也仅通过所施加的耐压试验电压除以爬电允许的耐受场强来确认,并未考虑场强与绝缘件表面相交的角度。所以现有的主绝缘结构设计方法不能准确校验主绝缘结构设计合不合理。
[0005][0006]式中:U
S
—外施耐压试验电压,kV
[0007]0.7~0.85—空气的耐受电压强度kV/mm
[0008]此外,当环氧树脂浇注干式变压器应用于低频输电系统时,随着系统工作频率的下降,环氧树脂或其他绝缘材料的介电常数会发生变化,采用复合绝缘结构的主绝缘结构中空气承受的场强也将发生变化。同时低频环氧树脂浇注干式变压器体积和重量会增大,而为了减小低频环氧树脂浇注干式变压器的体积和重量,设计人员一般会对低频环氧树脂浇注干式变压器的主绝缘结构进行改进,但是当低频环氧树脂浇注干式变压器的主绝缘结
构发生变化后,如图2所示,当主绝缘结构的空气隙的减小时,其耐受的击穿场强也会提高,所以,此时若仍采用公式(1)所提供的简单方法进行计算,并不能准确校验低频环氧树脂浇注干式变压器的主绝缘结构设计合不合理,并且其不利于低频环氧树脂浇注干式变压器进行主绝缘结构优化。

技术实现思路

[0009]本专利技术解决的技术问题是提供一种能够进行准确计算,并有效地减小低频环氧树脂浇注干式变压器的绝缘距离,以及减小低频环氧树脂浇注干式变压器的体积和重量的低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法,从而提升低频环氧树脂浇注干式变压器的质量水平。
[0010]为了解决上述技术问题,本专利技术所提供的技术方案为:包括高压线圈和低压线圈,所述高压线圈与低压线圈之间设置有至少n个空道绝缘隔板,所述n为大于1的整数;所述n个空道绝缘隔板将高压线圈与低压线圈之间的空间分隔为(n

1)个气道;沿从低压线圈到高压线圈的方向,第一个空道绝缘隔板到第n个空道绝缘隔板的厚度分别为Z1、Z2、Z3……
Z
n
,第一个气道到第(n

1)个气道的厚度分别为J1、J2、J3……
J
n
‑1;所述高压线圈与低压线圈之间主绝缘的绝缘距离的校验包括以下步骤:
[0011]步骤一,根据公式计算低频环氧树脂浇注干式变压器在外施耐压试验时,高压线圈与低压线圈之间主绝缘结构中空气承受的场强E
J
,其中U
S
为外施耐压试验电压,为高压线圈与低压线圈之间所有气道的厚度加起来后得到的空气隙总和,为高压线圈与低压线圈之间所有空道绝缘隔板的厚度加起来后得到的绝缘厚度总和,ε
J
为空气在低频率下的介电常数,ε
Z
为空道绝缘隔板所采用的绝缘材料在低频率下的介电常数;
[0012]步骤二,将步骤一中所得的E
J
与低频率下的空气允用场强E
X
进行比较,若E
J
小于E
X
,则所述高压线圈与低压线圈之间主绝缘的绝缘距离设计合理;
[0013]步骤三,将低频率下的空气允用场强E
X
除以步骤一中所得的E
J
得到安全裕度,若所得安全裕度数值大于1.2,则可以减小高压线圈与低压线圈之间气道的厚度。
[0014]这样本专利技术利用“薄筒小气隙”原理,通过空道绝缘隔板将高压线圈和低压线圈之间的主空道绝缘分隔为多个气道,进而减小高压线圈与低压线圈之间各个气道的厚度,并有效地减小整个低频环氧树脂浇注干式变压器的绝缘距离,和减小低频环氧树脂浇注干式变压器的体积和重量。同时通过上述校验步骤提升整个低频环氧树脂浇注干式变压器的质量水平。
[0015]进一步地,还包括对高压线圈与低压线圈之间主绝缘的爬电距离的校验,所述高压线圈与低压线圈之间主绝缘的爬电距离的校验方法包括以下步骤:
[0016]步骤一,根据公式计算出高压线圈与低压线圈之间实际爬电电压U,其中,所述E
i
为第i个空道绝缘隔板的爬电场强系数,d
i
为第i个空道绝缘隔板的
爬电距离,所述E
f
为空道绝缘隔板所采用的绝缘材料的爬电耐受场强;
[0017]步骤二,将步骤一中所得的实际爬电电压U与外施耐压试验电压U
S
进行比较,若U大于或等于U
S
,则高压线圈与低压线圈之间主绝缘的爬电距离合格;反之则不合格。
[0018]进一步地,当场强方向与空道绝缘隔板表面平行时,所述空道绝缘隔板的爬电场强系数E
i
为1;当场强方向与空道绝缘隔板表面相交45
°
时,所述空道绝缘隔板的爬电场强系数E
i
为0.5;当场强方向与空道绝缘隔板表面之间角度处于45
°
到90
°
之间时,所述空道绝缘隔板的爬电场强系数E
i
为0.3。
[0019]进一步地,还包括铁轭,所述铁轭设置有铁轭夹紧装置,所述铁轭夹紧装置包括夹件,所述夹件与高压线圈和低压线圈的本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法,其特征在于,包括高压线圈和低压线圈,所述高压线圈与低压线圈之间设置有至少n个空道绝缘隔板,所述n为大于1的整数;所述n个空道绝缘隔板将高压线圈与低压线圈之间的空间分隔为(n

1)个气道;沿从低压线圈到高压线圈的方向,第一个空道绝缘隔板到第n个空道绝缘隔板的厚度分别为Z1、Z2、Z3……
Z
n
第一个气道到第(n

1)个气道的厚度分别为J1、J2、J3……
J
n
‑1;所述高压线圈与低压线圈之间主绝缘的绝缘距离的校验包括以下步骤:步骤一,根据公式计算低频环氧树脂浇注干式变压器在外施耐压试验时,高压线圈与低压线圈之间主绝缘结构中空气承受的场强E
J
,其中U
S
为外施耐压试验电压,为高压线圈与低压线圈之间所有气道的厚度加起来后得到的空气隙总和,为高压线圈与低压线圈之间所有空道绝缘隔板的厚度加起来后得到的绝缘厚度总和,ε
J
为空气在低频率下的介电常数,ε
Z
为空道绝缘隔板所采用的绝缘材料在低频率下的介电常数;步骤二,将步骤一中所得的E
J
与低频率下的空气允用场强E
X
进行比较,若E
J
小于E
X
,则所述高压线圈与低压线圈之间主绝缘的绝缘距离设计合理;步骤三,将低频率下的空气允用场强E
X
除以步骤一中所得的E
J
得到安全裕度,若所得安全裕度数值大于1.2,则可以减小高压线圈与低压线圈之间气道的厚度。2.根据权利要求1所述的低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法,其特征在于,还包括对高压线圈与低压线圈之间主绝缘的爬电距离的校验,所述高压线圈与低压线圈之间主绝缘的爬电距离的校验方法包括以下步骤:步骤一,根据公式计算出高压线圈与低压线圈之间实际爬电电压U,其中,所述E
i
为第i个空道绝缘隔板的爬电场强系数,d
i
为第i个空道绝缘隔板的爬电距离,所述E
f
为空道绝缘隔板所采用的绝缘材料的爬电耐受场强;步骤二,将步骤一中所得的实际爬电电压U与外施耐压试验电压U
S
进行比较,若U大于或等于U
S
,则高压线圈与低压线圈之间主绝缘的爬电距离合格。3.根据权利要求2所述的低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法,其特征在于,当场强方向与空道绝缘隔板表面平行时,所述空道绝缘隔板的爬电场强系数E
i
为1;当场强方向与空道绝缘隔板表面相交45
°
时,所述空道绝缘隔板的爬电场强系数E
i
为0.5;当场强方向与空道绝缘隔板表面之间角度处于45
°
到90
°
之间时,所述空道绝缘隔板的爬电场强系数E
i
为0.3。4.根据权利要求1或2或3所述的低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法,其特征在于,还包括铁轭,所述铁轭设置有铁轭夹紧装置,所述铁轭夹紧装置包括夹件,所述夹件与高压线圈和低压线圈的端部之间设置有p个铁轭绝缘隔板,所述p为大于1的整数;所述p个铁轭绝缘隔板将夹件与低压线圈和高压线圈的端部之间的空间分隔为p个气道;沿从夹件到高压线圈和低压线圈端部的方向,第一个铁轭绝缘隔板到第p个空道绝缘隔板的厚度分别为Z
′1、Z
′2、Z
′3……
Z

p
,第一个气道到第p个气道的厚度分别为J
′1...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈飞宋磊孙业荣魏彩霞勇钰莹周治伊何欣杨勇
申请(专利权)人:山东电工电气集团有限公司国网甘肃省电力公司国网甘肃省电力公司电力科学研究院
类型:发明
国别省市:

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