电力变压器设计与计算15.pdf

a）片间无绝缘 （b）片间绝缘良好（c）铁心边缘片短路产生的环流 （d）两结构件短路产生的环流图 3-12 铁心截面中产生涡流环流的几种情况电力变压器设计与计算 （15）刘传彝 ，侯世勇 ，许长华（山东达驰电气有限公司，山东 成武 274200）学 习之 友3.7 铁心绝缘和接地3.7.1 铁心的绝缘铁心的绝缘与变压器其他绝缘一样 ， 其地位也是十分重要的 铁心绝缘不良 ，将影响变压器的安全运行 铁心的绝缘有两种 ，即铁心片间绝缘和铁心片与铁心本身结构件 （夹件 、垫脚 、拉带 、拉板以及侧梁等 ）间的绝缘 1）铁心片间的绝缘 它是把心柱和铁轭的截面分成许多细条形的小截面 ，使磁通垂直通过这些小截面时 ，感应出的涡流很小 ，产生的涡流损耗也很小 铁心片间无绝缘时 ，磁通垂直通过的截面很大 ，如图 3-12（a）所示 ，感应的涡流大 截面厚度增加 1倍 ， 涡流损耗将增大 4 倍 所以同样总厚度的铁心柱 ，片越薄 ，涡流损耗越小 ，如图 3-12（b）所示 但硅钢片也不能太薄 ，因为太薄了 ，会给硅钢片的剪切 、叠装带来不少麻烦 ， 目前冷轧硅钢片厚度一般在0.27mm～0.35mm 之间 。

铁心片间绝缘过小时 ，片间电导率增大 ，穿过片间绝缘的泄漏电流增大 ，将增加附加的介质损耗 铁心片间绝缘过大时 ， 铁心就不能认为是等电位体 ，必须把各片均连接起来接地 ，否则片间将出现放电现象 ，这是不方便的 、不可取的 现在铁心用绝缘纸板条做油道时 ， 就需要把油道两侧的铁心片连接起来 ，然后由一个接地铜片引出接地 因此 ，铁心片间要有一定的绝缘 ，在标准测量方法情况下一般在 70Ω·cm2左右 现在采用的冷轧取向硅钢片的表面具有 0.001 5mm～0.003mm 的无机磷化膜可以满足这一要求 其他硅钢片则需要涂漆 ，检修时也需要涂漆 ，大型铁心有时还要涂两遍漆 2）铁心片与其夹紧结构件的绝缘 其作用是防止铁心片与结构件短接 铁心片与夹紧结构件短接是不允许的 但是结构件形成短路的回路顺着磁通方向而不通过磁通 ， 或者通过磁通很小 ，则影响不大 拉螺杆与夹件等形成闭合回路 ，通过磁通小又不同相 ； 而铁轭夹件与旁螺杆 （或侧梁 ）形成的闭合回路虽然通过部分磁通 ，但环流不经过铁心 ，且可作为三次谐波电流通路 ，因此它们之间不需要绝缘 铁心片的短接 ： 这是片间一边与一结构件形成电气连接 。

如图 3-12（c）是侧梁绝缘损坏时 ，铁轭片一部分被侧梁短接 由于部分磁通通过被短接的铁心片间 ，泄漏电流增大 ，附加的介质损耗增加 ，铁心将会发热 与此相似的有上梁 、垫脚等的绝缘不良或损坏时 ，均会发生相同的现象 因此 ，铁心片与所有夹紧件间是必须绝缘的 铁心局部短路 ： 这是结构件短路形成的闭合回路 ，如图 3-12（d）是两铁轭螺杆绝缘损坏经过边缘铁轭片或夹件而形成短路匝 ， 部分磁通通过时感应出很大的短路电流 这犹如变压器发生短路事故一样 ，铁心将被烧毁 与此相似的有钢带绑扎的绝缘卡损坏 因此 ， 铁心片与结构件间的绝缘 ， 务必不可损伤 ，否则有可能形成短路匝 ；其次是旁螺杆 、侧梁 、上梁和垫脚的绝缘也应良好 ， 否则必然产生短接铁心片的现象 例如夹件绝缘 ，是为了形成油道 ，避免铁TRANSFORMER第 49 卷 第 4 期2012 年 4 月Vol.49AprilNo.42012刘 传彝 、侯世勇 、许长华：电力变压器设计与计算（ 15）第 4 期（a）有拉螺杆和吊螺杆 （b）只有拉螺杆（c）上下夹件绝缘 （d）有拉板经套管接地图 3-13 变压器铁心的接地方式轭磁通流入夹件而设置的 ，但是铁心是一点接地的 ，有了夹件绝缘而绝缘不良时 ，相当于又有了接地点 。

这样铁轭通过两个以上接地点而短接 ， 所以夹件绝缘也不可忽视 铁心绝缘装配时 ，用 2500V 兆欧表测量的电阻值应为 2MΩ～3MΩ以上 因为铁心绝缘电阻浸油干燥处理后约大 100 倍 ， 这样才能保证成品时大于300MΩ3.7.2 铁心的接地（1）铁心必须接地 铁心及其金属结构件在绕组交变电磁场作用下 ，由于所处位置不同 ，感应的电动势也不同 ，虽然它们之间电位差不大 ， 但也会通过很小的绝缘距离而放电 为了防止放电 ，铁心及其金属件必须接地 上面这种放电是连续的 ，它的直接后果是 ：一方面使变压器油分解 ，加速油的老化 ；另一方面造成难以确认变压器在试验和运行中状态是否正常 2）铁心必须一点接地 铁心是由许多层硅钢片叠积而成的 ， 如果铁心有两点或两点以上接地 ， 则铁心中磁通变化时就会在接地回路中有感应环流 接地点越多 ，环流回路也越多 这些环流将引起空载损耗增大 ， 铁心温度升高 当环流足够大时 ，将烧毁接地片产生故障 所以铁心必须一点接地 所谓铁心一点接地 ，只是指其磁导体而言 ，其夹紧件不受此限制 ， 铁心片与夹紧件要绝缘的一个原因就是确保铁心一点接地 3）铁心接地方式 。

遵循铁心一点接地的原则 ， 对于不同夹紧结构的铁心 ，采用不同的接地结构 ，图 3-13 所示为 4 种典型的铁心接地结构 有拉螺杆和吊螺杆时 ，上 、下夹件各自相连 ，其间又通过拉螺杆相连 这样只要用一接地片将铁心与上夹件相接 ，除垫脚另与箱底接地外 ，其余部分均经吊螺杆与箱盖接地 ， 且铁心片是一点接地 如图3-13（a）所示 只有拉螺杆时 ，也用一接地片相连 ，则铁心经上夹件 、拉螺杆 、下夹件 、垫脚和箱底接地 ，如图 3-13（b）所示 上 、下夹件绝缘时 ，即老产品中既无拉螺杆又无拉板的夹紧结构中 ，则用接地片将铁心分别与上 、下夹件相连 ，这样整个铁心由上夹件经铁心片 ，再通过垫脚和箱底接地 ，如图 3-13（c）所示 这种情况需要注意上 、下接地片位置对称 ，即在铁心同一侧上 ，否则将产生电位差 有拉板时 ，上 、下夹件由拉板连接 ，而垫脚与箱底一般是绝缘的 ， 用一接地片将铁心和夹件并联后再由 10kV 套管引出接地 ，如图 3-13（d）所示 ，或者铁心和上夹件由两个套管接地 采用一个套管时 ，只监视器身的绝缘 采用两个接地套管 ，还可检查铁心是否有多余接地点 。

3.7.3 大型变压器铁心接地随着铁心尺寸增大 ，由于散热要求 ，铁心内部必须设置若干个油道以便于油流散热 近年来普遍采用酚醛纸板或高密度纸板构成油道的间隔材料 ，铁心各油道之间如何接地 ？ 这就出现了不同的连接方式 1）并联接地方式 在每个铁心块的中心部位各引出一片接地铜皮 ，并连接到接地套管上 由于绝缘油道仅 6mm 厚 ，每层电工钢片往往由十几种不同形状和尺寸的片子叠成 ， 在叠片的接缝和边缘处易产生变形和翘起 ，形成油道间短路现象 ，甚至一台铁心全部绝缘油道都发生短接 分析表明 ，这种并联接地方式存在两个问题 ①由于接地铜皮都从每一独立铁心块中心处引出 ， 并联于接地套管 ， 若任一绝缘油道间发生短接（如图 3-14 所示 ），图中包围的铁心面积很大 ，磁通很多 ，容易产生较大的短路循环电流 ②若 bc 是一个不稳定的短路点 （电工钢片局部55第 49 卷abdc接地铜皮接地套管绝缘油隙图 3-14 并联接地每侧只插入三张硅钢片接地铜皮接地套管绝缘油隙图 3-15 串联接地变形是不稳定的 ） 由于短路循环电流存在 ，有可能形成微弱的电弧 ，长期运行将造成不良后果 为此 ，目前一般不采用这种并联接地方式 。

2）串联接地方式 各绝缘油道间用铜皮短接 ， 每侧只插入三张电工钢片 （如图 3-15 所示 ）这样 ，即使 bc 间形成不稳定短接 ，但由于包围铁心面积很小 ，也不会造成不良后果 ， 近年来大型变压器铁心的接地已普遍采用这种结构 待续 ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!特变电工沈变公司挺进国家火炬计划重点高新技术企业行列并获荣誉称号近日 ，科技部公布了 2011 年国家火炬计划重点高新技术企业评选结果 ，特变电工沈变公司成功入选 国家火炬计划重点高新技术企业 ”评选是一项重在发展我国高新技术产业的指导性计划 ，旨在促进我国高新技术成果向商品化 、产业化和国际化转化 评选每年由科技部在高新技术企业范围内择优选择一批特色突出 、发展前景广大的高新技术产业化骨干企业 ， 引导其利用社会各类资源 ，把企业做大做强 、做专做精 ，成为提升自主创新能力 、调整产业结构 、转变发展方式 、引领高新技术产业跨越发展的中坚力量 近年来 ，沈变公司有多个产品入选国家火炬计划项目及重点新产品 ，一批输变电高新技术产品通过了行业组织的新产品鉴定 ，技术指标达到了国际领先水平 。

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