[发明专利]一种低频环氧树脂浇注干式变压器主绝缘结构设计方法

说明书

本发明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‑1)个气道；从而利用“薄筒小气隙”原理，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体积、重量，并通过对高压线圈与低压线圈之间主绝缘的绝缘距离的校验通过进行校验，从而提升整个低频环氧树脂浇注干式变压器的质量水平。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

式中：U_S—外施耐压试验电压，kV

0.7～0.85—空气的耐受电压强度kV/mm

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。

发明内容

本发明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。