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中图分类号：TM4文献标识码： A 文章编号：
变压器绝缘是变压器重要组成部分，特别是高压、超高压变压器的尤为重要，他的可靠性决定了变压器运行的可靠性。当前，我们设计变压器绝缘结构时采用设计原则经典结构，为更好理解绝缘结构提高设计能力，我们试着计算了220kV变压器绝缘结构，下面将所演算内容予以介绍。
一、变压器绝缘的分类：外绝缘和内绝缘
外绝缘是指油箱外面套管相互间的空气绝缘。
内绝缘是指绕组间的绝缘，主要包括主绝缘、纵绝缘及引線绝缘。
主绝缘：每一绕组对接地部分及对其他绕组间的绝缘。
纵绝缘：主要指线匝间、层间及线段间的绝缘。
二、变压器主纵绝缘结构确定的依据
变压器的主纵绝缘主要取决于变压器的电压等级，不同的电压等级其绝缘结构有所不同。检验变压器的主纵绝缘结构主要看其是否经受下列三种电压的考核：
正常运行时的长期工作电压
雷电冲击电压
故障原因引起的内过电压
对于以上三种电压的作用，制造厂家按国家标准规定的工频与感应试验电压、冲击试验电压（全波）予以考核。通常，工频试验电压主要考核主绝缘，冲击试验主要考核纵绝缘。
三、变压器主绝缘的计算
根据已知条件确定工频试验电压(标准规定)。
求出高低压绕组间平均的电场强度
E=总油隙宽度总纸板厚度
油的介质常数2.2
纸板的介质常数4.5
求出高低压绕组表面的电场强度
(工艺系数) 端部进线取1.35，中部进线取1.25
电场集中系数 内绕组外半径外绕组内半径
求出高低压绕组表面的最小电场强度
求绝缘裕度
低压绕组处
高压绕组处
结论：中部进线裕度
端部进线裕度
四、变压器纵绝缘的计算
根据不同电压等级，按标准确定全波和截波冲击试验电压
初步选定纵绝缘结构布置，确定匝绝缘及油道尺寸。
根据初步选定的结构，按实验测出波的电压梯度，对纵绝缘结构进行计算。
按下式分别校核油道、匝间和层间的冲击裕度
（冲击裕度）
油道、匝间和层间作用的梯度值，%
全波试验电压
最小击穿电压
冲击裕度校核
匝间裕度取1.5以上
段间裕度，靠近起始端的段间油隙取1.5以上（约12个线段），其余的段间油隙应不低于1.4。
匝间梯度=（0.55～0.6）向外油道梯度
向外油道(纠结外)梯度=向外油道梯度(奇数油道)
向内油道(纠结内)梯度=1.5向外油道梯度（纠结式线圈）(偶数油道)
向外油道裕度=
向内油道裕度=
段间裕度=
五、变压器绕组端绝缘的计算
1．端部最大场强的位置
1）端部最大场强位于静电环金属表面
2）静电环绝缘层与角环的第一个油隙之间。
2．静电板金属表面最大场强的计算公式
，KV
试验电压，kV
m绕组间主绝缘距离，mm
H端绝缘距离，mm
γ静电板的曲率半径
由上式可知影响静电环金属表面最大场强的主要参数是m,其次是，再次是H。它清楚表明，当端部场强太高时，不要一味增大H,增大m的效果最显著，增大的效果介于两者之间。
3.端部最小击穿场强
4．许用场强
5．场强裕度
(P>1.3合适)
实例：
一、主绝缘的计算
220KV变压器，主绝缘距离为84cm,工频耐压395KV，低压绕组外表面半径508mm,高压绕组内表面半径592mm,其绝缘布置由低压绕组表面第一个油隙9mm数起为：
油隙：9 12 11 12 129
纸隔板厚：4 33 36
高压绕组匝绝缘厚1.95mm,低压绕组匝绝缘厚0.6mm,高压绕组端部进线
根据已知条件确定工频试验电压395KV
主绝缘无局放的情况下，绕组裕度在1.25以上，则绝缘结构合理
二、纵绝缘的计算
220KV变压器全波冲击实验电压为950KV
匝绝缘为1.95mm;1、3、5、7、9向外油道为7.5mm; 11、13、15、17、19油道为6mm;2、4、6、8向内油道为6mm; 10、12、14、16、18、20向内油道为4.5mm其他向外油道和向内油道均为4.5mm;中断点18mm
冲击测量数据统计：选取中断点梯度设为15。（梯度的选取：冲击波作用到变压器后，其电位和梯度分布就不能象工频电压波作用到变压器绕组那样，即无法按匝数的关系计算出来。目前确定绕组的冲击电位分布和梯位分布，通常采用理论上定性分析和借助电子计算机计算绕组电位分布和梯度分布，初步确定主、纵绝缘结构，再由模型或实际产品的冲击测量结果来得出此产品的实际电位和梯度分布，下一次再设计次类产品，则以这些数据为依据确定绕组的主、纵绝缘）
冲击裕度校核：
计算结果表明，匝间冲击裕度在1.5以上，向外油道冲击裕度在1.4以上可以认为纵绝缘结构选择合理，而向内油道因为是内屏式线圈，计算数据因为本身资料的欠缺及计算方法的匮乏，只做为参考
三、变压器绕组端绝缘的计算
所选端部绝缘结构合适。
小结：通过计算220KV主纵绝缘和端部绝缘，其各项数据均能满足试验电压要求，所选结构合理，可以用于生产。
参考文献 ：
[1]路长柏.电力变压器绝缘技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997
[2]刘传彝,电力变压器设计计算方法与实践[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2002
[3]路长柏,朱英浩.电力变压器计算[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1990
作者简介：马君（1978），男，助理工程师，现从事变压器设计研发工作
变压器绝缘是变压器重要组成部分，特别是高压、超高压变压器的尤为重要，他的可靠性决定了变压器运行的可靠性。当前，我们设计变压器绝缘结构时采用设计原则经典结构，为更好理解绝缘结构提高设计能力，我们试着计算了220kV变压器绝缘结构，下面将所演算内容予以介绍。
一、变压器绝缘的分类：外绝缘和内绝缘
外绝缘是指油箱外面套管相互间的空气绝缘。
内绝缘是指绕组间的绝缘，主要包括主绝缘、纵绝缘及引線绝缘。
主绝缘：每一绕组对接地部分及对其他绕组间的绝缘。
纵绝缘：主要指线匝间、层间及线段间的绝缘。
二、变压器主纵绝缘结构确定的依据
变压器的主纵绝缘主要取决于变压器的电压等级，不同的电压等级其绝缘结构有所不同。检验变压器的主纵绝缘结构主要看其是否经受下列三种电压的考核：
正常运行时的长期工作电压
雷电冲击电压
故障原因引起的内过电压
对于以上三种电压的作用，制造厂家按国家标准规定的工频与感应试验电压、冲击试验电压（全波）予以考核。通常，工频试验电压主要考核主绝缘，冲击试验主要考核纵绝缘。
三、变压器主绝缘的计算
根据已知条件确定工频试验电压(标准规定)。
求出高低压绕组间平均的电场强度
E=总油隙宽度总纸板厚度
油的介质常数2.2
纸板的介质常数4.5
求出高低压绕组表面的电场强度
(工艺系数) 端部进线取1.35，中部进线取1.25
电场集中系数 内绕组外半径外绕组内半径
求出高低压绕组表面的最小电场强度
求绝缘裕度
低压绕组处
高压绕组处
结论：中部进线裕度
端部进线裕度
四、变压器纵绝缘的计算
根据不同电压等级，按标准确定全波和截波冲击试验电压
初步选定纵绝缘结构布置，确定匝绝缘及油道尺寸。
根据初步选定的结构，按实验测出波的电压梯度，对纵绝缘结构进行计算。
按下式分别校核油道、匝间和层间的冲击裕度
（冲击裕度）
油道、匝间和层间作用的梯度值，%
全波试验电压
最小击穿电压
冲击裕度校核
匝间裕度取1.5以上
段间裕度，靠近起始端的段间油隙取1.5以上（约12个线段），其余的段间油隙应不低于1.4。
匝间梯度=（0.55～0.6）向外油道梯度
向外油道(纠结外)梯度=向外油道梯度(奇数油道)
向内油道(纠结内)梯度=1.5向外油道梯度（纠结式线圈）(偶数油道)
向外油道裕度=
向内油道裕度=
段间裕度=
五、变压器绕组端绝缘的计算
1．端部最大场强的位置
1）端部最大场强位于静电环金属表面
2）静电环绝缘层与角环的第一个油隙之间。
2．静电板金属表面最大场强的计算公式
，KV
试验电压，kV
m绕组间主绝缘距离，mm
H端绝缘距离，mm
γ静电板的曲率半径
由上式可知影响静电环金属表面最大场强的主要参数是m,其次是，再次是H。它清楚表明，当端部场强太高时，不要一味增大H,增大m的效果最显著，增大的效果介于两者之间。
3.端部最小击穿场强
4．许用场强
5．场强裕度
(P>1.3合适)
实例：
一、主绝缘的计算
220KV变压器，主绝缘距离为84cm,工频耐压395KV，低压绕组外表面半径508mm,高压绕组内表面半径592mm,其绝缘布置由低压绕组表面第一个油隙9mm数起为：
油隙：9 12 11 12 129
纸隔板厚：4 33 36
高压绕组匝绝缘厚1.95mm,低压绕组匝绝缘厚0.6mm,高压绕组端部进线
根据已知条件确定工频试验电压395KV
主绝缘无局放的情况下，绕组裕度在1.25以上，则绝缘结构合理
二、纵绝缘的计算
220KV变压器全波冲击实验电压为950KV
匝绝缘为1.95mm;1、3、5、7、9向外油道为7.5mm; 11、13、15、17、19油道为6mm;2、4、6、8向内油道为6mm; 10、12、14、16、18、20向内油道为4.5mm其他向外油道和向内油道均为4.5mm;中断点18mm
冲击测量数据统计：选取中断点梯度设为15。（梯度的选取：冲击波作用到变压器后，其电位和梯度分布就不能象工频电压波作用到变压器绕组那样，即无法按匝数的关系计算出来。目前确定绕组的冲击电位分布和梯位分布，通常采用理论上定性分析和借助电子计算机计算绕组电位分布和梯度分布，初步确定主、纵绝缘结构，再由模型或实际产品的冲击测量结果来得出此产品的实际电位和梯度分布，下一次再设计次类产品，则以这些数据为依据确定绕组的主、纵绝缘）
冲击裕度校核：
计算结果表明，匝间冲击裕度在1.5以上，向外油道冲击裕度在1.4以上可以认为纵绝缘结构选择合理，而向内油道因为是内屏式线圈，计算数据因为本身资料的欠缺及计算方法的匮乏，只做为参考
三、变压器绕组端绝缘的计算
所选端部绝缘结构合适。
小结：通过计算220KV主纵绝缘和端部绝缘，其各项数据均能满足试验电压要求，所选结构合理，可以用于生产。
参考文献 ：
[1]路长柏.电力变压器绝缘技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997
[2]刘传彝,电力变压器设计计算方法与实践[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2002
[3]路长柏,朱英浩.电力变压器计算[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1990
作者简介：马君（1978），男，助理工程师，现从事变压器设计研发工作