高壓套管絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)哈理工

1、標(biāo)準(zhǔn)文案330kV油紙電容式套管電磁計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師:大全標(biāo)準(zhǔn)文案設(shè)計(jì)條件與任務(wù)1.設(shè)計(jì)條件額定電壓UA=330kV, In=315A,最大工作電壓 U=363kV, 1min工頻耐壓試驗(yàn)電壓為 570kV干 閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)電壓為 670kV,溫閃絡(luò)試3電壓為 510kV, 1.2/50全波沖擊試3電壓為 1050kV 2.設(shè)計(jì)任務(wù)(1)確定電容芯子電氣參數(shù).絕緣層最小厚度.絕緣層數(shù).極板上下臺(tái)階長(zhǎng)度.各層級(jí)尺寸.溫升.熱擊穿電壓(2)選出上下瓷套并進(jìn)行電氣強(qiáng)度枝枝絕緣(3)畫出極板布置圖，E-r分布圖以及裝配圖(4)撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告一.設(shè)計(jì)原理1.所

2、謂套管就是用來(lái)把電流引入或引出變壓器，斷路器或其他設(shè)備的金屬外殼，也用于導(dǎo)體或母線穿過(guò)建筑物或墻壁， 其中最常用的是電容式套管，其一般為油紙絕緣和膠紙絕緣套管，而瓷套是外絕緣，一般認(rèn)為是輔助絕緣(1)電容式套管具有內(nèi)絕緣與外絕緣，其內(nèi)絕緣是主絕緣，外絕緣是瓷套，如外膠紙式變壓器套管無(wú)下瓷套(2)膠紙?zhí)坠艿碾娙菪咀邮怯珊?.050,07毫不透油單面膠紙和具有一定尺寸的電容極板卷制而成的圓柱電容芯子，一般高壓電容式套管的絕緣層最小厚度為11.2mm工頻常溫下膠紙絕緣的 tanb工 0.007(3)油紙電容式套管的電容芯子由電纜紙多層鋁箔極板卷制而成的圓柱電容芯子，工頻常溫下，油紙絕緣的tan6 1

3、.0 合格內(nèi)外絕緣的配合，除了內(nèi)絕緣的耐電強(qiáng)度應(yīng)高于外絕緣以外，還應(yīng)考慮內(nèi)絕緣對(duì)外絕緣的電場(chǎng)調(diào)節(jié)作用，即電場(chǎng)的屏蔽作用，為了屏蔽，電容芯子的接地極板應(yīng)比法蘭高出約為上瓷套 放點(diǎn)距離L1的8.5-10%而芯子的最內(nèi)層極板贏低于上瓷套的上端蓋約為20-25%的上瓷套放電距離L1,這樣可以減小法蘭和上端蓋附近的電場(chǎng)集中，使上瓷套表面電壓分布較為均勻， 以提高閃絡(luò)性能。因此，電容極板的上部臺(tái)階長(zhǎng)度與瓷套的放電距離有如下關(guān)系：n 11=(8.510)%L 1+(2025)%L1=L1n-65%L式中L1上瓷套的放電距離n 極板上臺(tái)階的總和，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，各臺(tái)階長(zhǎng)度相等，n為層數(shù)選擇內(nèi)絕緣對(duì)上瓷套的屏蔽長(zhǎng)

4、度，上端為20%L,下端為10%瓦則電容芯子的上端絕緣長(zhǎng)度n =0.7Lb膠紙：，1=n油紙：，二0!空 n令下臺(tái)階為上臺(tái)階的膠紙：1 2 =1.4cm油紙： 2 =1.9cm膠紙：, =3.7cm 油紙： , =5cm0.7*272830.7*2726260%大全=2.3cm=3.1cm標(biāo)準(zhǔn)文案（4）各層極板尺寸_670E2 =0.577MV/m （膠紙）14*83670E2 = 0.569MV / m （油紙）19*620.65mv/m由于法蘭長(zhǎng)度L未作規(guī)定，可選擇Ws上為在干試下端軸向場(chǎng)強(qiáng)小于平均放電場(chǎng)強(qiáng)最有利條件4 =4.1則183l n = 7n九=*3.7 = 99cm (膠紙)-

5、14.1 -162l n = n 九=*5 = 100cm (油紙)- -14.1 -1法蘭長(zhǎng)度 Lf=Ln-(0.1Lb+9)=99-(27+9)=63cm其中9cm為選取對(duì)下瓷套的屏蔽長(zhǎng)度法蘭長(zhǎng)度Lf=64cm (油紙)下瓷套長(zhǎng)度膠紙：Lh -n 2 9 0.1LHLh= (8.3X1.4+9 ) /0.9=139.1cm 取 139cmL0=99+83X3.7=406.1cm 取 406cm實(shí)際上=l0/ln =406/99 =4.1油紙 Lh = n ,2 9 0.1LHLh = (62X1.9+9 ) /0.9=141cmR = Pn +n兒=100+6.2 X5=410cm實(shí)際上：

6、=l/ln =406/99 =4.1補(bǔ)：沖擊電壓校驗(yàn) 1.2/50金波Us=50+5.066=50+5.06 X272=1426kv安全裕度：1426/1050=1.36 1.0 合格下瓷套閃給電壓，可以放電平均場(chǎng)強(qiáng)0.65mv/m來(lái)校正膠紙：Us=1390X 0.65=903.5kv 670kv油紙：Us=1410X 0.15=916.5kv 670kv而入層的極極長(zhǎng)度:：x =Ln （n -x） 在等電容的情況下，任何一層的電容為,2二；0 1n 2二；01nCk ln r / r0ln r2 / 2 二；r ；01n ln rx / k2二一01nln % /*式中：Lo最內(nèi)層（零序）極

7、的半徑與長(zhǎng)度大全標(biāo)準(zhǔn)文案%最外層(接地)極板的半徑與長(zhǎng)度加一相對(duì)介電常數(shù)，油紙絕緣 3.5，膠紙3.8-4.5比一真空的電容率，8.854 X00F/m9 lx=2 =AlnrX電容式根據(jù)合比定理 n TOC o 1-5 h z a c e ga c e g 11l2lxln= = = = = =b d f hb d f . h riLl%in in in in %riXnr0式中匕=rn/0,在一般情況下可取 =vc1 o 6 .其中v為額定電壓，c為套管電容；3=2 fn=314,00為在工作狀態(tài)下的介質(zhì)損耗L一電容芯子絕緣部分總長(zhǎng)度對(duì)于膠紙?zhí)坠躵n=18.04cm ro=4.4cm =0

8、.222P = i2rp導(dǎo)體電阻率 C，mm2/m 對(duì)于銅 p =0.0181+0.004 （日-20）2 TOC o 1-5 h z 日為導(dǎo)體的計(jì)算溫度選取額定電流的密度為2A/mmI2=2A=I/2=250mm2A有效橫截面積為250 mm2,取橫截面積400 mm2, r=11.29m, R=p x i/ap =0.018H0.004（120-20）=0.0252 J - mm2 / mL =lo =4.06mtan 6 =0.01 , tan S 膠紙 0.03-0.0122P = I R = 5000.0252 X 1/400=15.75 （w/m）-42 _=378*10 F；r（

9、T）C 二2C _112ln r 9*103=2 二 f=314P2 =12.84W/m大全標(biāo)準(zhǔn)文案、1122：2。八:-=2-2 = 22.6 0.5 = 23.1 ； 25oC2 二, 2 二 rn。r。對(duì)于油紙：rn=13.5cm r0=3.3cm 九=0.25% =3.5p =0.0181+0.004(105-20)=0.024 Q mm/m因?yàn)轭~定電流在 2-25 A/mm2,選取額定電流密度為2 A/mm2_ _21/A=2A=500/2=250 mm2,.有效的橫截面積為 250,取橫截面積 300 mm,半徑r=9.77 mmL=l 0=410 cm=4.1 mtg 6 =0.

10、005 , tg 6 油紙 0.002-0.007 ,入=0.25R=|2R=50(2X 0.025 X (1/300)=20 W/m；r(jC =112ln r 9*10-22 _=351*10 F= =2 二 f=314P2 =5.9W/m1p +1 po 2口 二 n 2二-1- =20.49 0.61 = 21.1 :二 25oC2 二 % 二lnrnr(6)熱擊穿電壓熱擊穿電壓可以按單向冷卻圓柱體結(jié)構(gòu)的情況計(jì)算，由于忽略了軸向散熱, 一般可利用?？藷釗舸┕阶鲇?jì)算，在交流電壓下其式為計(jì)算值常偏低,Uf=1.9*105 af r tan 0(c) kV式中tg S 0電容芯子在周圍環(huán)境

11、溫度下的介質(zhì)損耗值a 介質(zhì)損耗的溫度系數(shù) 1 r1 f符號(hào)同前。(c) 與結(jié)構(gòu)尺寸和導(dǎo)散熱量有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)我國(guó)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),(c) =0.63因此可得套管的熱擊穿電壓Uf105artan、0膠紙：入=0.22a=0.04/ C f=505=3.8tg 8 0=0.01大全標(biāo)準(zhǔn)文案= 1.2*100.220.04*50*3.8*0.01=204kV油紙：入=0.25a=0.07/ C f=505=3.5tg S 0=0.005油旺E-份布曲線膠好E .帚布曲線大全標(biāo)準(zhǔn)文案表1 膠紙層Lx(cm)Rx(cm)Er(kV/cm)層Lx(cm)Rx(cm)Er(kV/cm)04064.402142250

12、.611.1313.41402.34.5220.843246.911.3213.42398.64.6420.344247.511.7113.43394.94.7719.945239.511.713.44396.24.919.646235.811.8913.45387.55.0319.247232.112.0813.46383.85.1618.948228.412.2613.47380.15.318.649224.712.4513.48376.45.4318.45022112.6413.49372.75.5718.151217.312.8312.5103695.7117.852213.613.0

13、213.511165.35.8517.653209.913.2013.512361.66.0017.654206.213.3913.613357.96.1517.055202.513.5713.714354.26.316.856198.813.7613.715350.56.4518.657195.113.9413.816346.86.616.458191.414.1313.917343.16.7616.259187.714.3114.018339.46.7116.06018414.4914.119335.77.0715.861180.314.6714.2203327.2315.662176.6

14、14.8614.321328.37.2315.662176.614.8414.322324.67.5915.364169.215.1914.623320.97.7215.165165.515.3714.724317.27.8915.066161.815.5414.925313.58.0614.867158.115.7015.126309.88.2314.768154.415.8715.327306.18.4114.669150.716.0315.528302.48.5814.57014716.2015.829298.78.7514.471143.316.3516.0302958.9314.27

15、2139.616.5116.331291.39.1114.173135.916.6616.632287.69.2914.074132.216.8216.933283.99.4714.075128.516.9617.234280.29.6513.976124.817.1117.635276.59.8313.877121.117.2518.036272.810.0213.778117.417.3918.437269.110.2013.779113.717.5318.838265.410.3913.68011017.6619.339261.710.5713.681106.317.7919.84025

16、810.7613.5182102.617.9120.441254.310.9513.5839918.0421大全標(biāo)準(zhǔn)文案表2油紙層Lx(cm)Rx(cm)Er(kV/cm)層Lx(cm)Rx(cm)Er(kV/cm)04103.3028322508.4717.914053.4227.4332458.6617.924003.5526.7342408.8517.833953.6826.0352359.0417.843903.8125.5362309.2317.853853.9425.0372259.4217.963804.0824.4382209.6017.973754.2223.9392159.

17、7918.083704.3623.5402109.9818.193654.5023.14120510.1718.2103604.6522.64220010.3518.3113554.8022.24319510.5418.4123504.9621.84419010.7218.6133455.1121.54518510.9018.8143405.2721.14618011.0819.0153355.4320.84717511.2619.2163305.6020.54817011.4319.5173255.7620.24916511.6019.8183205.9320.05016011.7720.1193156.1019.75115511.9420.5203106.2719.55215012.1020.9213056.4519.35314512.2621.3223006.6319.05414012.4221.8232956.8018.95513512.5722.3242906.9818.75613012.7222.92