变压器油纸绝缘结构的击穿电压与频率和时间的关系

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1、第46卷第4期Vol．46No．42009年4月TRANSFORMERApril2009变压器油纸绝缘结构的击穿电压与频率和时间的关系李盛涛，张拓，黄奇峰（西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安710049）摘要：总结了电压频率对于油纸绝缘击穿电压的影响，给出了击穿时间的计算方法。关键词：变压器；油纸绝缘；击穿电压＋中图分类号：TM401．1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2009）04－0039－05RelationamongBreakdownVoltage,FrequencyandTimeinOil－PaperI

2、nsulationofTransformerLISheng蛳tao,ZHANGTuo,HUANGQi蛳feng（Xi＇anJiaotongUniversity,Xi＇an710049,China）Abstract：Theinfluenceofvoltagefrequencytobreakdownvoltageofoil－paperinsulationissummarized．Themethodtocalculatebreakdowntimeispresented．Keywords：Transformer；Oil－paperinsulation

3、；Breakdownvoltage1引言2加压时间对油纸绝缘击穿电压的影响我国750kV变压器已经投入运行，2006年百万2．1线性V－t特性伏变压器通过试验，目前正在制造特高压示范工程早期的研究认为，油纸绝缘的击穿电压随时间用百万伏变压器，这种变压器将在特高压电网运行的增加迅速下降，V－t特性是斜率不变的线性关系。[1]中发挥重要作用，其绝缘技术在很大程度上决定了模拟的油纸绝缘结构如图1所示。采用5层绝缘变压器运行可靠性和技术经济指标。纸作为实验试样，每层厚76μm，中间包裹长方形高特高压电力变压器主绝缘采用传统的油纸绝缘压铜电极，在外层绝

4、缘壁上选用长18cm的锡纸条结构型式。油纸绝缘结构的基础绝缘特性主要包括：作为接地电极，接地应力锥固定在两端构成三电极体积效应，即随着油体积的增加，击穿电场下降；油系统。隙长度特性，即随着电极间油隙长度的增加，击穿电选择两种绝缘油，工业用变压器油B和催化脱场下降；V－t特性，即随着施加电压时间的增加，击蜡实验用油A。整个模型先经过真空干燥和浸油处穿电压下降。近年来，国内工作者对于特高压变压器理，实验在干燥的氮气环境中进行，施加电压为交流油纸绝缘结构中的受潮、吸收现象均做了定量的研工频电压，温度保持在105℃，击穿电压与时间的关究和讨论，并总结

5、了这些因素对绝缘结构击穿电压系如图2所示。从图2中可以看出，击穿电压随加压的影响，但是对于长期耐受电压与频率和加压时间时间的增加线性下降，其中A油的变化很大，击穿之间的关系，国内所做的工作寥寥无几。笔者概括了电压从20kV降至15．5kV，而B油明显要稳定得多，近年来国外在此方面的研究成果，以期对我国特高受施压时间影响较小。压变压器绝缘结构的设计、研究和检验能起到参考还有研究人员采用高精度精炼的环烷基矿物油和借鉴的作用。（Marco170）作试样，施加电压为100μs矩形脉冲，发基金项目：国家杰出青年科学基金（50625721）40第46卷时

6、间的电压作用下，V－t特性曲线逐渐趋于平缓，也应力锥高压铜导体低压电极就是说，在长期的电压作用下，击穿电压的下降越来1cm越不明显。m另外，油纸绝缘的击穿概率与威布尔分布更加cR＝0．441[4]符合，在一定电压下的击穿概率可用式（1）表示：5层绝缘纸30cmVmP＝1－exp[－()]（1）（a）油纸绝缘结构V0式中V———施加电压20A油V0———尺度参数B油m———形状参数，表示分布的标准离差19V在一定击穿概率下，施加电压与时间的关系可／k压18由式（2）表示：电穿a117－－击mnV＝k·t＝k·t（2）16而包含时间和电压的扩张威

7、布尔分布函数可用式15（3）表示：010002000300040005000时间／hP＝1－exp[－(V)m·(t)a]（3）（b）V－t特性V0t0图1油纸绝缘结构与相应V－t特性式中t0———时间的尺度参数Fig．1Oil－paperinsulationanditsV－tcurvesa———时间的形状参数，a＝m／n。当a＞1时，疲劳故障型；当a＝1时，偶发故障型；当A实验B实验a＜1时，初期故障型200C实验1190－12．8D实验极少数研究者认为击穿服从偶发故障模型，如V＝1．41t180E实验F实验果这种假设成立，V－t曲线的斜率

8、与形状参数相等，170G实验V160击穿电压将随时间变化无限制地减小[5]。但是大多／k7．5压150数人倾向于击穿服从初期故障模型，一种电场均匀电140穿分布的油