CN210778214U - 一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其包括第一高压绕组和第二高压绕组，每个高压绕组上设置有线圈围屏，每个高压绕组包括首层饼、中层饼和末层饼，其特征在于：所述第一高压绕组的首层饼、中层饼与第二高压绕组的首层饼、中层饼之间的距离大于所述第一高压绕组的末层饼与第二高压绕组的末层饼之间的距离。本实用新型能够以简单的结构、方便的操作和较低的成本解决变压器高压绕组相间主绝缘的问题。

Description

一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构

技术领域

本发明涉及电力变压器领域，特别是涉及一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构。

背景技术

目前，110kV油浸式有载调压电力变压器通常都是A、B、C三相一体的结构，每一相绕组由内到外的排列是低压绕组、调压绕组及高压绕组。由于三相的高压绕组都在外面，因此便形成了每相高压绕组A,B的两两相邻，它们之间的距离即为相间主绝缘距离D。高压绕组的相间主绝缘距离是由高压绕组的绝缘水平决定的。高压绕组的绝缘水平是全波冲击电压480kV，短时工频电压200kV。据此绝缘水平，高低压线圈之间现行主绝缘距离为35mm，还有起着绝缘作用的相间隔板8和线圈围屏9对D为35mm主距进行分割具体结构如图1所示。

但是，上述绝缘结构有着各种缺陷：其一，结构过于复杂，影响生产效率。其二，增加了成本，降低了产品在市场的竞争力。其三，绕组距离大，变压器损耗增大。

有鉴于此，有必要提供一种新的变压器高压绕组相间主绝缘结构，在保证产品安全可靠运行的前提下，以解决上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其能够以简单的结构、方便的操作和较低的成本解决变压器高压绕组相间主绝缘的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其包括第一高压绕组和第二高压绕组，每个高压绕组上设置有线圈围屏， 每个高压绕组包括首层饼、中层饼和末层饼，所述第一高压绕组的首层饼、中层饼与第二高压绕组的首层饼、中层饼之间的距离大于所述第一高压绕组的末层饼与第二高压绕组的末层饼之间的距离。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一高压绕组和第二高压绕组之间的主绝缘距离为30mm。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述首层饼外径侧绝缘薄弱位置加包1mm小角环和2mm外垫。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述中层饼外径侧绝缘薄弱位置增加3mm外垫。

本发明还提供了一种优化110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构的方法，

第一步，建立变压器绝缘结构所涉及求解区域的计算模型， 设定第一高压绕组和第二高压绕组之间的主绝缘距离为30mm，利用拉普拉斯方程进行离散化处理；

第二步，按照变压器所用导线和绝缘材料给定材料属性， 首层饼外径侧绝缘薄弱位置加包1mm小角环和2mm外垫， 中层饼外径侧绝缘薄弱位置增加3mm外垫；

第三步，指定求解边界条件，设定高压线圈和低压线圈的电位；

第四步，在油-纸绝缘系统中，利用油浸式变压器的油体积效应原理，采用薄纸筒小油隙的绝缘结构，根据前述三步建立不同主绝缘距离和不同油隙分割的数学模型进行仿真分析，根据不同模型电场强度、电力线分布及安全裕度的计算结果，调整不合理绝缘结构型式和尺寸。

本发明的有益效果是：利用油浸式变压器的油体积效应原理，采用薄纸筒小油隙的绝缘结构，建立不同主绝缘距离和不同油隙分割的数学模型进行仿真分析。根据不同模型电场强度、电力线分布及安全裕度的计算结果，调整不合理绝缘结构型式和尺寸。

附图说明

图1是现有技术110kV油浸式电力变压器高压绕组相间上端部绝缘结构示意图；

图2是本发明110kV油浸式电力变压器高压绕组相间绝缘结构示意图；

图3是本发明变压器高压绕组相间绝缘结构优化后绝缘结构仿真示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。

如图1至图3所示，一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其包括第一高压绕组A和第二高压绕组B，每个高压绕组上设置有线圈围屏8，每个高压绕组包括首层饼4、中层饼5和末层饼6，所述第一高压绕组A的首层饼14、中层饼15与第二高压绕组B的首层饼24、中层饼25之间的距离D1大于所述第一高压绕组A的末层饼16与第二高压绕组B的末层饼26之间的距离D2。

具体实施例1，如图1和图3对比所示，第一高压绕组和第二高压绕组相间的主绝缘距离D由原来的35mm减小至30mm，并将现有结构中的相间隔板8取消。在每个高压绕组首层饼4外径侧绝缘薄弱位置加包1mm小角环40和2mm外垫41，提高此位置的电气性能。

在每个高压绕组首端第二饼至第四饼外径侧绝缘薄弱位置增加3mm外垫51，（即每个高压绕组的中层饼5外径侧绝缘薄弱位置增加3mm外垫51），提高其的绝缘性能。

通过上述的对比，本发明提出的新结构不但降低了高压绕组相间的主绝缘距离，还取消了相间隔板，简化了此位置的绝缘结构。

本发明还提供了一种优化110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构的方法，电磁场优化分析的主要步骤如下：

1.建立变压器绝缘结构所关心求解区域的计算模型；

2.按照变压器所用导线和绝缘材料给定正确的物质介质材料属性；

3.指定求解问题的边界条件，如高压线圈和低压线圈电位等；

4.设定求解方法，如直接求解还是叠代求解；

5.所有设置完成后，执行求解计算；

6.观察计算结果，如不满足设计要求，修改模型，重新计算；得到满意的优化设计方案。

对于110kV油浸式有载调压电力变压器，无论变压器的容量和绕组的数量是多少，只要高压绕组在每一相的最外侧，且高压绕组的绝缘水平是全波冲击电压480kV，短时工频电压200kV，则本发明提出的高压绕组相间绝缘结构都适用。

进一步讲，在本发明中，对椭圆形偏微分方程，即拉普拉斯方程进行离散化处理，依据有限元的数值模拟方法，对所建立的110kV油浸式有载调压电力变压器高压绕组相间绝缘结构的数学模型进行仿真计算，结合现有工艺生产制造条件和由长期积累的绝缘试验数据而形成的判据准则，对所关注位置的绝缘结构进行优化分析。

在油-纸绝缘系统中，利用油浸式变压器的油体积效应原理，采用薄纸筒小油隙的绝缘结构，建立不同主绝缘距离和不同油隙分割的数学模型进行仿真分析。根据不同模型电场强度、电力线分布及安全裕度的计算结果，调整不合理绝缘结构型式和尺寸。采用绝缘纸筒合理分割最终确定的30mm主绝缘油隙，结合工艺生产制造条件和绝缘判据准则，对高压绕组表面第一油隙的耐压强度进行评估。对于局部电场值较大的电极结构，通过改善电极形状和加包小角环绝缘件等措施，确保高场强区具有足够的安全裕度，确保优化后的绝缘结构满足设备安全稳定运行的要求。优化后的仿真结果如图3所示。

针对业内现行的110kV油浸式有载调压电力变压器内部高压绕组相间的主绝缘结构，本方案对其进行优化仿真设计，提出了一种新的绝缘结构，这种结构不仅优化缩小了高压绕组相间的主绝缘距离，还优化了高压线圈相间的绝缘结构，取消了多余的相间隔板，本方案提出的新结构具有操作简单、成本经济及性能安全可靠的特点。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其包括第一高压绕组和第二高压绕组，每个高压绕组上设置有线圈围屏， 每个高压绕组包括首层饼、中层饼和末层饼，其特征在于：所述第一高压绕组的首层饼、中层饼与第二高压绕组的首层饼、中层饼之间的距离大于所述第一高压绕组的末层饼与第二高压绕组的末层饼之间的距离。

2.如权利要求1所述的一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其特征在于：所述第一高压绕组和第二高压绕组之间的主绝缘距离为30mm。

3.如权利要求1所述的一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其特征在于：所述首层饼外径侧绝缘薄弱位置加包1mm小角环和2mm外垫。

4.如权利要求1所述的一种110kV油浸式电力变压器高压绕组相间主绝缘结构，其特征在于：所述中层饼外径侧绝缘薄弱位置增加3mm外垫。

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