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过电压的深度限制为降低变压器的绝缘水平奠定了技术基础。根据系统过电压水平,分别确定了特高压的绝缘水平为雷电2250kV、操作1800kV、工频1100kV(5min)。我国特高压变压器绝缘水平见表2所示。
2特高压变压器绝缘设计
特高压变压器的设计通过全场域分析方法,对变压器内部各部位进行电场分析。作为判断依据,各部位许用场强的选择直接关系到其分析对象的绝缘裕度控制以及变压器的可靠性。许用场强选择过大,变压器绝缘设计结果将无法满足运输限界对于变压器尺寸的要求;许用场强选择过小,将无法有效控制变压器局部放电发生,甚至出现绝缘击穿。特高压变压器在长期运行电压下的绝缘性能主要取决于其内绝缘的局部放电水平。变压器的短时间和长时间局部放电概率可由韦伯尔(Welbull)分布方程得到,约为1%-2%,如式(1)所示。
根据经验,试验期间局部放电概率远低于2%。对于重要设备,局部放电的概率应控制在0.1%-0.2%的水平,并由此确定试验电压Ut和试验时间tt。许用场强的选择在结合以往电压等级变压器和特高压变压器模型试验研究相关数据的基础上,选择局部放电概率为1‰时的电场强度允许值作为相关判据。
另外,由于特高压变压器单柱线圈容量较大,致使线圈、铁芯等相关结构尺寸大。这就导致在高电位的线圈、引线等部位,与地电位如箱壁、铁芯之间存在着大量油隙距离大的区域,包括柱间1000kV引线到箱壁,500kV连线到箱壁等。这在其它电压等级的变压器设计中是不存在问题的。必须在结合工艺加工能力的基础上,对该类油隙进行分隔处理,以避免大油隙击穿场强的饱和特性对绝缘可靠性的影响。图1给出了油体积效应(stressedoilvolume,SOV)试验曲线。
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