1靜電環(huán)的補(bǔ)償
為了實(shí)現(xiàn)上部絕緣層加厚，建議在上部絕緣層增加一定厚度的適形紙板條，再包繞絕緣紙帶，則可實(shí)現(xiàn)t1>t2的靜電環(huán)絕緣層，圖中H為靜電環(huán)到壓板的距離，m為繞組間距離。對(duì)于絕緣層厚度t，不能影響靜電環(huán)的金屬部分，即不應(yīng)相對(duì)減小對(duì)繞組導(dǎo)線的屏蔽作用；而且減小靜電環(huán)的金屬部分對(duì)于軸向短路力也有一定影響。
2端部的“油楔”
高壓繞組端部設(shè)以靜電環(huán)，則在墊塊與靜電環(huán)絕緣層之間必然形成“油楔”所示。對(duì)于“油楔”，絕緣墊塊的介電系數(shù)z大于變壓器油的介電系數(shù)y，即z>y，故油中場(chǎng)強(qiáng)大于墊塊中場(chǎng)強(qiáng)。從極化角度，“油楔”尖角處電荷集中，該處場(chǎng)強(qiáng)高，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到局部入電場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，尖角處開(kāi)始局部放電，因此該處形成放電源。局部放電引起絕緣表面產(chǎn)生不可恢復(fù)的燒損；同時(shí)當(dāng)角環(huán)布置不能與電場(chǎng)分布相一致時(shí)，就可能發(fā)展成沿面放電，故“油楔”應(yīng)該是絕緣結(jié)構(gòu)中的弱點(diǎn)。
當(dāng)外加電壓升高時(shí)，“油楔”中電壓ug也隨之升高，當(dāng)ug達(dá)到“油楔”擊穿電壓ugb時(shí)，局部放電開(kāi)始，此時(shí)，外加電壓即為起始放電電壓upd，式中：p為絕緣層與首端線圈的距離；g為油楔的絕緣距離；t2為靜電環(huán)下部絕緣層的介電系數(shù)；g為油楔的介電系數(shù)。
上面所述絕緣以正常工藝處理的油紙絕緣而言，若油中含有雜質(zhì)和水分時(shí)，則局部放電的起始電壓將明顯降低。
據(jù)此，在端部絕緣結(jié)構(gòu)中必須采取措施，如增大電極的曲率半徑、絕緣層的厚度以及縮小墊塊的寬度，后者是最簡(jiǎn)便的措施，即將圖中的墊塊1減小至點(diǎn)線處，這對(duì)繞組的壓緊無(wú)影響，并可消除“油楔”，改善電場(chǎng)分布，從而提高局部放電電壓。
3靜電環(huán)的設(shè)計(jì)
高壓繞組端部的靜電環(huán)的作用，其一為改善與其相鄰諸線段的雷電沖擊電壓分布；其二為使繞組端部電場(chǎng)均勻，因此靜電環(huán)的形狀合理設(shè)計(jì)是很重要的。
設(shè)計(jì)靜電環(huán)的形狀，主要是確定電極的曲率半徑和絕緣層的厚度t。設(shè)計(jì)原則是：確定的和t必須滿足靜電環(huán)金屬表面及其絕緣層上的最大電場(chǎng)強(qiáng)度〔1〕，小于該兩處的許用電場(chǎng)強(qiáng)度值。
當(dāng)前靜電環(huán)都是采用厚度為0.5mm的軟銅帶或金屬編織帶半迭繞于紙圈上，其表面再繞以絕緣層而成，經(jīng)過(guò)真空處理后，可能在金屬表面與絕緣層之間存在著小空隙，以及采用適形紙條時(shí)，接縫處存在微小縫隙按1mm考慮時(shí)，存在最小擊穿場(chǎng)強(qiáng)Ebmin，則允許場(chǎng)強(qiáng)E0X=Ebmin/K，其中K為安全系數(shù)，一般取1.40～1.45.
對(duì)于油―隔板端部絕緣結(jié)構(gòu)中，采用角環(huán)和反角環(huán)將端部分隔成較小油隙時(shí)，其中負(fù)擔(dān)最重的油隙中耐電強(qiáng)度將決定整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐電強(qiáng)度。因?yàn)樽畲髨?chǎng)強(qiáng)出現(xiàn)于靜電環(huán)絕緣層表面的油隙中，故端部絕緣的耐電強(qiáng)度通常由靜電環(huán)與其靠近的第一個(gè)角環(huán)之間的第一油隙所決定。該油隙的尺寸應(yīng)按電力線方向取值〔1〕。根據(jù)油隙的大小，同樣可查得〔3〕最小擊穿場(chǎng)強(qiáng)Ebmin，并求得許用場(chǎng)強(qiáng)E1X=Ebmin/K.
增大和t均能使最大場(chǎng)強(qiáng)下降，但應(yīng)使兩者比例合適才能取得良好的結(jié)果。根據(jù)我們對(duì)220kV變壓器主絕緣結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究的結(jié)果，當(dāng)小時(shí)，增大t的效果較明顯；反之當(dāng)大時(shí)，增大t效果就不太明顯；同樣，當(dāng)t較小時(shí)，增大的效果比較顯著；當(dāng)t較大時(shí)，增大效果不大。
高壓繞組靜電環(huán)絕緣層表面，最大場(chǎng)強(qiáng)Emax隨t增大而減小，并且相對(duì)減小幅度也隨t增大而減小，并受的影響，當(dāng)增大時(shí)，相對(duì)減小幅度變小，不過(guò)當(dāng)t較小時(shí)，增大t的效果顯著，反之亦然。
在選用t尺寸時(shí)，必須注意到靜電環(huán)對(duì)線段的屏蔽作用，此時(shí)t相當(dāng)于式中的d，應(yīng)該小些。因?yàn)閠增大，靜電環(huán)對(duì)線匣的電容減小，從而減小了對(duì)線段的雷電沖擊保護(hù)作用。為此，在超高壓電力變壓器的靜電環(huán)上部絕緣層，應(yīng)用適形絕緣紙襯墊以增加絕緣厚度，這樣下部絕緣層厚度就自然減小，改善了起始分布。
4結(jié)論
a.為了充分發(fā)揮靜電環(huán)的補(bǔ)償作用，絕緣層厚度應(yīng)盡可能小，如采用上部絕緣層墊以適形絕緣紙條襯墊，再包繞以紙帶的技術(shù)措施；b.為了消除端部“油楔”，最簡(jiǎn)便的措施是適當(dāng)縮短墊塊的寬度；c.設(shè)計(jì)靜電環(huán)形狀時(shí)，主要是確定和t，增大和t均可減小絕緣層表面最大電場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)小時(shí)，增大t效果明顯；當(dāng)較大時(shí)，增大t效果不太明顯。對(duì)于220kV變壓器繞組，在工藝條件允許的情況下，t選為10～15mm時(shí)，可有效地降低絕緣層表面的最大場(chǎng)強(qiáng)值。
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