电力变压器绝缘结构及其设计要点

1 与变压器有关的标准、反措、规定

IEC76-1 电力变压器，总则 IEC76-2 电力变压器，温升

IEC76-3 电力变压器，绝缘水平和绝缘试验 外绝缘的空气间隙 IEC76-5 电力变压器，承受短路能力 IEC60 高电压试验技术 IEC71-1，2，3 绝缘配合

IEC137 高于1000V的交流电压的绝缘套管 IEC156 绝缘油的电场强度的分析方法 IEC185 电流互感器

IEC44-6 保护用电流互感器的暂态特性技术要求 IEC214 有载调压开关

IEC296 用于变压器和开关的新矿物绝缘油的规范书 IEC3 油浸式变压器负载导则

IEC507 交流高压绝缘子的人工污秽选择导则 IEC551 变压器和电抗器的噪声水平测试 IEC2 有载调压开关的负载导则 IEC851 绝缘子防污秽选择导则 IEC270 局部放电测量 IEC228 绝缘电缆的导线

GB1094.1-96 电力变压器，总则 GB1094.2-96 电力变压器，温升

GB1094.3-85 电力变压器，绝缘水平和绝缘试验 GB1094.5-85 电力变压器，承受短路能力 GB51.1 5-95 电力变压器技术参数

GB10237-88 电力变压器，绝缘水平和绝缘试验 外绝缘的空气间隙 GB311.1∽6-83 高压输变电设备的绝缘配合，高电压试验技术

GB7449-87 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则 GB4109-88 高压套管技术条件 GB2536-90 变压器油 GB1208-87 电流互感器

GB10230-88 有载调压开关

GB5273-？ 变压器、高压电器和套管的接线端子 GB7595-90 运行中变压器油的质量标准

GB7252-？ 变压器油中溶解气体分析和判断导则 GB5582-85 高压电力设备外绝缘污秽等级 GB7328-87 变压器和电抗器的声级测定 GB73-87 局部放电测量

GB50150-91 电气装置安装工程电气设备交接试验标准

GB/T16274-96 500kV油浸式电力变压器技术参数和要求 GB/T13499 电力变压器应用导则

GB/T17443 1000kV电流互感器技术参数和要求 GB/T151-94 油浸式电力变压器负载导则 DL/T586-95 电力设备用户监造技术导则 JB/T501-91 电力变压器试验导则 ZBK41005- 6-220Kv级变压器声级 ZBK41006- 试验变压器 SI 国际单位制

国电公司 关于防止二十五项反事故措施的重点要求 国电公司 预防110-500kV变压器（电抗器）事故措施 福建省电力公司 提高电力变压器安全运行补充措施

2 绝缘水平

额定电压系统最高运LI（雷电全波） LI（雷电截工频耐压 备 注 （kV） 10 35 110 220 500 35/110 63/110 110/220 35/220 行电压（kV） 11．5 40．5 126 252 550 --- --- --- --- （kV） 75 200 480 850/950 1425/1550 250 325 400 185 波）（kV） 85 220 530 935/1050 1150/1675 --- --- --- --- （kV） 35 85 200 395 630/680 95 140 200 95 中性点 中性点 中性点 死接地 线端 注：现国际上通用额定电压等于系统最高电压，且统一用最高运行电压来表示额定电压 表示方法：

例：220/110/10.5kV三绕组电力变压器,高压中性点绝缘水平110kV,中压中性点绝缘水平35kV。

SI**LI950AC395-LI400AC200/LI480AC200-LI250AC95/LI75AC35

3绝缘分类

主绝缘 相---地

内绝缘 相---相

绝缘 纵绝缘：匝间绝缘 外绝缘：空气介质，如套管间绝缘 薄绝缘：指绕组首段匝间绝缘低于下表厚度的匝绝缘 中厚绝缘： 介于正常绝缘与薄绝缘的匝间绝缘 额定电压（kv） 匝绝缘厚度（mm） 匝绝缘定义（d） 10 0.45 35 0.95 110 1.35 220 1.95 500 2.95 指相邻两匝每个导线半边绝缘厚度的和 d—匝绝缘(指斜线部分)

绝缘 导线 4 机械性能要求

4.1基本要求

1)等高、不同心：不好

上线圈压板

低压绕组 高压绕组 径向力Fr 幅（轴） 向力Fa 铁心 长撑条 绕组

S形：变形

2)不等高、同心：不好。

3)等高、同心：好。只Fa力，内绕组向铁心挤压，外绕组往外拉

4.2基本措施

硬纸筒 长撑条

Fr 硬（半硬）导线 自粘环氧固化换位导线 半硬自粘环氧固化换位导线

端压板：高密度层压纸板、开口钢压圈、分快压板 Fa 平衡绝缘 端绝缘

合同：半硬自粘环氧固化换位导线或半硬、硬绝

缘纸桶

少近区短路：误操作、带地线合刀闸、小动物

运行部门 短路、母线谐振 保护：小于2S、重合闸闭锁、正确动作

短路电流：提高变压器阻抗、加限流电抗器

4.3 其他 1) 6度法则：

油浸电力变压器，在80--140℃时，油温每升高6度，绝缘纸老化要快一倍，即变压器寿命缩短一半左右。 2) 13度规律：

油浸变压器最热点温度与其平均温度一般相差13度。3) 有关的温度：

6℃、13℃、55K（铁心）、65K（绕组）、80℃（油箱局部）、85℃（ONAN、顶层油）、95℃（ONAF/ODAF顶层油）、105℃（最高运行）、250℃（短路是局部最高） 4) 绝缘纸聚合度D：

新纸：D=1000；老化、运行

20年以上的纸：

D≤250通过测量油的糠醛含量，求得聚合度的公式：

Log（mg/L）=1.51-0.0035D

4.4 绕组结构及其特性

1) 绕组排列（正常的三相芯式220KV及以下变压器）

M L H L M H T

升压变 降压变

2) 绕组形式及特点

A X

Ce Ck

绕组 端压圈 纵向电容 对地电容 圆筒式

优点：饶制简单、CK大—冲击电压分布均匀、Ce均匀、便于分级绝

缘

缺点：油道长—散热效果不好、端面小—抗短路能力差

Ce1 Ce2

6 2 5 1 A

Ck

3 7 4 8

X

纠结饼式（不同于连续式）

优点：CK大—冲击电压分布均匀、端面大—抗短路能力强、油道短

—散热效果好

缺点：纠结式，加工困难、Ce不均匀 3) 绕组出线方式

a X1 A

Am 中部出线：220kV及以上用、空间小（已用的坏多）

x X2 X

端部出线（110KV及以下）

4) 重要绝缘件

L H

绝缘角环：提高爬电距离，提高滑闪电压 相间隔板：提高击穿电压

角环 相间隔板 A

静电板

X

5) 引线绝缘

静电板：增大Ck，改善冲击电压分布

D δ

D1 D3 额定电压工频电引线最小每边绝缘D1D3 （kV） 压（kV） 直径（mm） 厚度（mm） （mm） （mm） 10 35 35 85 110 220 200 400 2．24 --- 4．1 --- 10 ≥30 0 3 0 6 10 10 20 10 50 20 70 190 20 0 50 20 60 160 6) 线圈与电位梯度关系

R—绕组单位长度电阻 L—绕组单位长度电抗 C—绕组单位长度对地电容 K--绕组单位长度电容

al=√c/k =√LC/(K/L) =√Co/K0

C0—沿整个绕组L长度上对地总电容

KO--沿整个绕组L长度上串电容（即前图Ck）

表明：

1） Co：小好、均匀好，如筒式好于饼式。

2） Ck：大好、均匀好，插入电容式好于连续式。

再看绕组联接方式：

Ce1 CK Ce2 9 3 8 2 7 1 A 4 10 5 11 6 12 CK

X 纠接式：Ce即Co不均匀，但Ck均匀， 冲击电位分布好即al=1--5

Ce1 Ce2 6 5 4 3 2 1 A 插入电容 7 8 9 10 11 12 CK1 CK2

X

插入电容式：插入电容导线与绕组导线同电位，但开环，不载流，只

起增大Ck电容用，而不同于连续式。

静电环：起改善分布电容作用，Ck增大，如下图

静电环 绕组 cK1 A cK2 cK3

x