油浸式變壓器的絕緣結構

油浸式變壓器是一種結構更合理、性能更優(yōu)良的新型高性能變壓器，其立體卷鐵芯由于其三個(gè)芯柱是等邊三角形的立體排列，其磁路中無(wú)空氣隙，卷繞更緊密，三個(gè)磁路長(cháng)度一致，且都最短，鐵芯芯柱的橫截面積更接近于圓形，因此性能進(jìn)一步提高，損耗降低，噪聲降低，三項平衡，減少三次諧波分量，該產(chǎn)品更適用于城鄉、工礦企業(yè)電網(wǎng)改造，更適用于組合式變壓器和預裝式變電站用變壓器

一、變壓器絕緣作用
（1）使導電體與其他部分相互絕緣。
（2）能分隔不同的帶電部分。
（3）經(jīng)合理絕緣布置，可改善電場(chǎng)分布的均勻性。
（4）使電氣器件獲得一定的電容量。
（5）起到機械支撐，固定和導油循環(huán)散熱作用等。

二、變壓器的絕緣分類(lèi)和要求

1．變壓器絕緣的要求
對變壓器絕緣的要求是在運行年限內不因絕緣損害而影響變壓器正常運行。其主要要求如下。
（1）能夠承受運行中的過(guò)電壓和正常工作電壓。
（2）能夠承受運行中的短路電流、過(guò)電流和正常工作電流。
（3）受潮、老化程度不影響變壓器正常運行。

2．變壓器的絕緣的劃分
變壓器的絕緣可分為內絕緣和外絕緣，內絕緣是指油箱內的各部分絕緣，外絕緣是指套管上部對地和彼此之間的絕緣。內絕緣又可分為主絕緣和縱絕緣兩部分。主絕緣是繞組與接地部分之間以及繞組之間的絕緣。在油浸式變壓器中，主絕緣以油紙屏障絕緣結構最為常用。
主絕緣義可分為分級絕緣和全絕緣。分級絕緣就是指變壓器的繞組靠近中性點(diǎn)的主絕緣水平比繞組端部的絕緣水平低。相反，若變壓器首端與尾端絕緣水平一樣就稱(chēng)為全絕緣?？v絕緣是同一繞組各部分之間的絕緣，如不同線(xiàn)匝間、匝間和匝間的絕緣等。

3．變壓器絕緣材料
變壓器內部主要絕緣材料有變壓器油、絕緣紙板、電纜紙、電話(huà)紙、皺紋紙。
（1）變壓器油。
（2）絕緣紙板。絕緣紙板主要用未經(jīng)漂白的硫酸鹽纖維壓制而成，在纖維之間有大量孔隙，因而具有很強的透氣性、吸油性、吸水性等。若用耐熱性能較高的聚酸胺纖維紙等，其壽命大大提高。例如作為絕緣紙筒、撐條、墊塊、隔板、角環(huán)等。
（3）電纜紙。作為絕緣紙的一種，由硫酸鹽紙漿制成，在變壓器中采用型號為DL2-08和DL2-12的電纜紙，其厚度為0.08mm和0.12mm。主要用作導線(xiàn)外表面包裹的絕緣和線(xiàn)圈層間絕緣，引線(xiàn)包扎絕緣等，它是油浸式變壓器主要絕緣材料之一。
（4）電話(huà)紙。由硫酸鹽紙漿制成。在變壓器中采用型號為DH-50的電話(huà)紙。其厚度為（0.5±5%）mm，卷成寬度為（500±10）mm紙卷。主要用作線(xiàn)圈導線(xiàn)絕緣和線(xiàn)圈的端絕緣等。
（5）皺紋紙。它也是作為絕緣紙的一種，由硫酸鹽紙漿制成的電纜紙再加工而成，在油中的電氣性能很好，表現為平均擊穿電壓高，介質(zhì)損失角的正切值很小。皺紋紙主要作為變壓器出線(xiàn)等處包扎用。
應該注意到，絕緣紙和紙板介電系數ε為4～5，比變壓器油的介電系數ε=2.2高一倍以上。在電場(chǎng)作用下，復合絕緣中分擔的場(chǎng)強與材料的介電系數成反比。
由此可見(jiàn)，油隙中的場(chǎng)強比紙板的場(chǎng)強大得多，于是油隙就成了油紙絕緣的薄弱環(huán)節。當它們之間的介電系數接近時(shí)，變壓器的絕緣結構尺寸就可能縮小，因此低介電系數的新型紙板是目前研制開(kāi)發(fā)的方向。

（一）主絕緣結構
1．繞組與鐵心之間

鐵心包括芯柱與鐵軛，它們在運行中是處于接地狀態(tài)的，靠近芯柱的繞組與芯柱之間，為繞組對地的主絕緣，如圖2中15為絕緣紙筒，同著(zhù)圓柱形的鐵心。紙筒的外徑與繞組的內徑之間，用撐條墊開(kāi)，如圖2中18所示，以形成一定厚度的油隙絕緣。電壓較高時(shí)可以用紙筒撐條一紙筒撐條重復使用的方法來(lái)構成，如圖2中14、16所示。
在每相繞組的上、下兩端，繞組與上部的鋼壓板、下部的鐵軛之間，存在著(zhù)繞組端部的主絕緣，稱(chēng)鐵軛絕緣，如圖2中2、8所示。軼軛絕緣的結構如圖2所示，厚度可根據需要，電壓較高時(shí)，可用紙圈一墊塊一紙圈墊塊交叉地放置數層。繞組和鐵軛絕緣之間，還放置端圈，也起著(zhù)端部絕緣作用。
繞組端部電場(chǎng)的分布是極不均勻的，為改善其分布，在110kV及以上的端部都放置靜電屏。靜電屏除能改善端部電場(chǎng)分布，使之均勻外，在沖擊電壓作用下，還能改善起始電壓分布。另外，端部還放置一定數量的正、反角環(huán)，把油隙分成幾段，也起著(zhù)均勻電場(chǎng)分布的作用。

2．繞組與繞組之間
同一相中不同電壓等級的繞組之間，或不同相的各電壓繞組之間的主絕緣，已廣泛采用紙筒油隙絕緣。在大容量超高壓變壓器中，多采用薄紙筒小油隙結構

3．繞組與箱殼之間
最外層的繞組與油箱之間，構成繞組對箱殼的主絕緣，電壓在110kV及以下時(shí)依靠絕緣油的厚度為主絕緣；電壓在220kV及以上時(shí)，增加紙板圍屏來(lái)加強對地之間的主絕緣。
4．引出線(xiàn)的絕緣
電壓等級不同，繞組端頭包裹皺紋紙的厚度也不同，電壓等級越高，皺紋紙越厚。在繞組端頭附近包以適當厚度的皺紋紙，離繞組稍遠些，即用裸電纜線(xiàn)或金屬硬母線(xiàn)，再焊接一段多層軟銅皮線(xiàn)直接與瓷套管相連接。
5．分接開(kāi)關(guān)的絕緣
分接開(kāi)關(guān)的操動(dòng)桿，也成為高、中壓繞組對地之間的主絕緣，因為操動(dòng)桿的一端連接著(zhù)高、中壓導電部分，但另一端則是安裝在箱殼上，而箱殼是接地的。操動(dòng)桿的材料大多數用酚醛絕緣紙管做成，也有用經(jīng)過(guò)干燥處理的木料做成，表面涂以保護漆。分接開(kāi)關(guān)安裝在絕緣支架上，導電部分通過(guò)絕緣支架與地之間構成了主絕緣。主絕緣是南木材或酚醛紙板構成。

6．變壓器的外部主絕緣
變壓器的絕緣套管，是將變壓器內部的高、低壓引線(xiàn)引到油箱的外部，不但作為引線(xiàn)對地的絕緣，而且擔負著(zhù)固定引線(xiàn)的作用。因此，必須具有制造標準中規定的電氣強度和足夠的機械強度。
變壓器瓷套管中的導體是載流元件之一，在變壓器運行中長(cháng)期通過(guò)負載電流，短路時(shí)通過(guò)短路電流，因此瓷套管必須具有良好的熱穩定性。絕緣套管的主要結構取決于電壓等級。
（二）縱向絕緣
縱向絕緣是指同一繞組的匝間、層間以及與靜電屏之間的絕緣。在同一個(gè)線(xiàn)餅內，繞有數匝繞組，這時(shí)匝與匝之間需要有匝問(wèn)絕緣。匝間絕緣是由包在導線(xiàn)上的電纜紙構成，電壓等級越高，其匝間絕緣的厚度也越大。層間絕緣是指一個(gè)線(xiàn)餅與另一個(gè)相鄰線(xiàn)餅之間的絕緣，也就是油道的寬度。