绝缘结构设计原理课程设计

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专业：高电压与绝缘技术

班级： 姓名： 学号：

设计题目：330KV油纸/胶纸电容式变压器套管

一 技术要求：

额定电压 330KV 额定电流 300A

最大工作电压363KV

1Min工频试验电压510KV 干试电压670KV 湿试电压510KV

1.2/50μs全波冲击试验电压1175KV 二 设计任务：

1、确定电容芯子电气参数 绝缘层最小厚度dmin 绝缘层数n

极板上台阶长度?1 极板下台阶长度?2 接地极板长度ln 接地极板半径rn 零序极板长度l0 零序极板半径r0 各层极板长度lx 各层极板半径rx 套管最大温升?? 套管热击穿电压Uj

2、选出上下套管并进行电气强度校核 3、画出Er?r分布图

画出极板布置图

电容式套管的结构概述

电容式套管具有内绝缘和外绝缘。内绝缘或称主绝缘，为一圆柱形电容芯子，外绝缘为瓷套。瓷套的中部有供安装用的金属连接套筒，或称法兰。套管头部有供油量变化的金属容器称为油枕。套管内部抽真空并充满

3

矿物油。

套管的整体连接(电容芯子、瓷套、连接套筒和油枕等的连接)有两种基本形式，即用强力弹簧通过导杆压紧得方式(大多用于油纸式电容套管)以及用螺栓在连接处直接卡装的方式(大多用于胶纸式电容套管)。连接处必须采用优质的耐油橡皮垫圈以保证套管的密封(不漏油和不使潮气侵入)，要有一定的机械强度和弹性。油纸式电容套管内部有弹性板，与弹簧共同对因温度变化所引起的长度变化起调节作用，以防密封的破坏。 套管除主体结构外，还有运行维护所需要的装置，如在油枕上装有油面指示器，联接套筒上装有测量用的接头(运行时和联接套筒接通)，取油样装置及注油孔等。

电容式套管的瓷套是外绝缘，同时也为内绝缘和油的容器。变压器套管上瓷套表面有伞裙，以提高外绝缘抵抗大气条件如雨、雾、露、潮湿、脏污等的能力，下瓷套在油中工作，表面有棱。胶纸式变压器套管无下瓷套。

电容套管的电气计算

电容芯子设计

电容芯子内部是按轴向场强均匀分布的原则设计的，即各绝缘层的电容相等以及各极板间的长度差相等，而绝缘厚度不等。此时得到径向场强只是稍不均匀的。由于零部件对电场的影响，内部电极布置时尚应注意各部分的电屏蔽，才能获得较好的电气特性。

电容芯子电气参数

电容套管的主要设计参数是电容芯子的辐向最大工作场强Erm其次是在干闪络试验电压下，电容芯子上部和下部的轴向场强E1和E2。这些参数决定套管电容芯子的径向和轴向尺寸，同时必须有一定的绝缘裕度以保证必要的电性要求。

Erm按最大工作电压下不发生有害局放这一原则而决定。对于油纸绝缘，更须考虑由足够的裕度，以免局部放电发展。

一 330KV油纸电容式变压器套管

1 Erm的确定

根据工艺情况选定绝缘层最小厚度 dmin?1.3mm 油纸绝缘金属极板在油中 k1?10.6

4

Ek?k1?rdmin?10.6?3.5?0.45?1.3?0.55?4.823MV/m

设绝缘裕度为1.8

Erm?Ek/1.8?4.823/1.8?2.68MV/m

2 确定绝缘层数n

n?U/(Ermdmin)?363/3(2.68*1.3)? 61(层） 此时厚度最小绝缘层的滑闪电压

Uw?k1?d/?r?0.45?27.2??1.3/3.5?0.45?17.419kv

与干试电压相比，

安全裕度=17.419/?670/61?? 1.586 3 长度计算

可依据《电气绝缘结构设计原理》图2-69或经验确定上瓷套长度LB，取LB?272cm。

?1?确定极板上台阶长度λ1和极板下台阶长度λ2

电容芯子轴向场强E1和E2的选择，要保证在干闪络电压下，电容芯子的上部或下部不发生轴向闪络。一般上部较长，E1较低，发生这种闪 络的可能性极小，因此，下部轴向场强是主要的。

选择内绝缘对上瓷套的屏蔽长度，上端为20%LB，下端为10%LB，则电容芯子的上端绝缘长度为

n?1?LB?0.1LB?0.2LB?0.7LB

?1?0.7LB/n?0.7?272/61?3.2cm ?2?0.6?1?0.6?3.2?2.0cm

令下台阶为上台阶的60% 在干试电压下的下端轴向场强

E2?670/?20?61??0.549MV/m

则

?2?确定接地极板长度ln，零序极板长度l0及各层极板长度lx

由于法兰长度Lf未做规定，可选则最有利的条件?r??l?4.1，则

ln?n?/???1??61?5.2/?4.1?1??103cm

法兰长度

Lf?ln?(0.1LB?11cm)?103??27?11??65cm

其中11cm为选取对下瓷套的屏蔽长度。 下瓷套长度

LH?n?2?11?0.1LH

5

???1??2?3.2?2?5.2cm