对于电用变压设施的主要构造中的问题探究

1静电环的补偿

为了实现上部绝缘层加厚，建议在上部绝缘层增加一定厚度的适形纸板条，再包绕绝缘纸带，则可实现t1>t2的静电环绝缘层，图中H为静电环到压板的距离，m为绕组间距离。对于绝缘层厚度t，不能影响静电环的金属部分，即不应相对减小对绕组导线的屏蔽作用；而且减小静电环的金属部分对于轴向短路力也有一定影响。

2端部的“油楔”

高压绕组端部设以静电环，则在垫块与静电环绝缘层之间必然形成“油楔”所示。对于“油楔”，绝缘垫块的介电系数z大于变压器油的介电系数y，即z>y，故油中场强大于垫块中场强。从极化角度，“油楔”尖角处电荷集中，该处场强高，当场强达到局部入电场强时，尖角处开始局部放电，因此该处形成放电源。局部放电引起绝缘表面产生不可恢复的烧损；同时当角环布置不能与电场分布相一致时，就可能发展成沿面放电，故“油楔”应该是绝缘结构中的弱点。

当外加电压升高时，“油楔”中电压ug也随之升高，当ug达到“油楔”击穿电压ugb时，局部放电开始，此时，外加电压即为起始放电电压upd，式中：p为绝缘层与首端线圈的距离；g为油楔的绝缘距离；t2为静电环下部绝缘层的介电系数；g为油楔的介电系数。

上面所述绝缘以正常工艺处理的油纸绝缘而言，若油中含有杂质和水分时，则局部放电的起始电压将明显降低。

据此，在端部绝缘结构中必须采取措施，如增大电极的曲率半径、绝缘层的厚度以及缩小垫块的宽度，后者是最简便的措施，即将图中的垫块1减小至点线处，这对绕组的压紧无影响，并可消除“油楔”，改善电场分布，从而提高局部放电电压。

3静电环的设计

高压绕组端部的静电环的作用，其一为改善与其相邻诸线段的雷电冲击电压分布；其二为使绕组端部电场均匀，因此静电环的形状合理设计是很重要的。

设计静电环的形状，主要是确定电极的曲率半径和绝缘层的厚度t。设计原则是：确定的和t必须满足静电环金属表面及其绝缘层上的最大电场强度〔1〕，小于该两处的许用电场强度值。

当前静电环都是采用厚度为0.5mm的软铜带或金属编织带半迭绕于纸圈上，其表面再绕以绝缘层而成，经过真空处理后，可能在金属表面与绝缘层之间存在着小空隙，以及采用适形纸条时，接缝处存在微小缝隙按1mm考虑时，存在最小击穿场强Ebmin，则允许场强E0X=Ebmin/K，其中K为安全系数，一般取1.40～1.45.

对于油―隔板端部绝缘结构中，采用角环和反角环将端部分隔成较小油隙时，其中负担最重的油隙中耐电强度将决定整个结构的耐电强度。因为最大场强出现于静电环绝缘层表面的油隙中，故端部绝缘的耐电强度通常由静电环与其靠近的第一个角环之间的第一油隙所决定。该油隙的尺寸应按电力线方向取值〔1〕。根据油隙的大小，同样可查得〔3〕最小击穿场强Ebmin，并求得许用场强E1X=Ebmin/K.

增大和t均能使最大场强下降，但应使两者比例合适才能取得良好的结果。根据我们对220kV变压器主绝缘结构试验研究的结果，当小时，增大t的效果较明显；反之当大时，增大t效果就不太明显；同样，当t较小时，增大的效果比较显著；当t较大时，增大效果不大。

高压绕组静电环绝缘层表面，最大场强Emax随t增大而减小，并且相对减小幅度也随t增大而减小，并受的影响，当增大时，相对减小幅度变小，不过当t较小时，增大t的效果显著，反之亦然。

在选用t尺寸时，必须注意到静电环对线段的屏蔽作用，此时t相当于式中的d，应该小些。因为t增大，静电环对线匣的电容减小，从而减小了对线段的雷电冲击保护作用。为此，在超高压电力变压器的静电环上部绝缘层，应用适形绝缘纸衬垫以增加绝缘厚度，这样下部绝缘层厚度就自然减小，改善了起始分布。

4结论

a.为了充分发挥静电环的补偿作用，绝缘层厚度应尽可能小，如采用上部绝缘层垫以适形绝缘纸条衬垫，再包绕以纸带的技术措施；b.为了消除端部“油楔”，最简便的措施是适当缩短垫块的宽度；c.设计静电环形状时，主要是确定和t，增大和t均可减小绝缘层表面最大电场强度，当小时，增大t效果明显；当较大时，增大t效果不太明显。对于220kV变压器绕组，在工艺条件允许的情况下，t选为10～15mm时，可有效地降低绝缘层表面的最大场强值。