高压套管绝缘结构设计课程设计哈理工

1、标准文案330kV油纸电容式套管电磁计算与结构设计专业：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：指导教师:大全标准文案设计条件与任务1.设计条件额定电压UA=330kV, In=315A,最大工作电压 U=363kV, 1min工频耐压试验电压为 570kV干 闪络实验电压为 670kV,温闪络试3电压为 510kV, 1.2/50全波冲击试3电压为 1050kV 2.设计任务(1)确定电容芯子电气参数.绝缘层最小厚度.绝缘层数.极板上下台阶长度.各层级尺寸.温升.热击穿电压(2)选出上下瓷套并进行电气强度枝枝绝缘(3)画出极板布置图，E-r分布图以及装配图(4)撰写课程设计报告一.设计原理1.所

2、谓套管就是用来把电流引入或引出变压器，断路器或其他设备的金属外壳，也用于导体或母线穿过建筑物或墙壁， 其中最常用的是电容式套管，其一般为油纸绝缘和胶纸绝缘套管，而瓷套是外绝缘，一般认为是辅助绝缘(1)电容式套管具有内绝缘与外绝缘，其内绝缘是主绝缘，外绝缘是瓷套，如外胶纸式变压器套管无下瓷套(2)胶纸套管的电容芯子是由厚0.050,07毫不透油单面胶纸和具有一定尺寸的电容极板卷制而成的圆柱电容芯子，一般高压电容式套管的绝缘层最小厚度为11.2mm工频常温下胶纸绝缘的 tanb工 0.007(3)油纸电容式套管的电容芯子由电缆纸多层铝箔极板卷制而成的圆柱电容芯子，工频常温下，油纸绝缘的tan6 1

3、.0 合格内外绝缘的配合，除了内绝缘的耐电强度应高于外绝缘以外，还应考虑内绝缘对外绝缘的电场调节作用，即电场的屏蔽作用，为了屏蔽，电容芯子的接地极板应比法兰高出约为上瓷套 放点距离L1的8.5-10%而芯子的最内层极板赢低于上瓷套的上端盖约为20-25%的上瓷套放电距离L1,这样可以减小法兰和上端盖附近的电场集中，使上瓷套表面电压分布较为均匀， 以提高闪络性能。因此，电容极板的上部台阶长度与瓷套的放电距离有如下关系：n 11=(8.510)%L 1+(2025)%L1=L1n-65%L式中L1上瓷套的放电距离n 极板上台阶的总和，在实际设计中，各台阶长度相等，n为层数选择内绝缘对上瓷套的屏蔽长

4、度，上端为20%L,下端为10%瓦则电容芯子的上端绝缘长度n =0.7Lb胶纸：，1=n油纸：，二0!空 n令下台阶为上台阶的胶纸：1 2 =1.4cm油纸： 2 =1.9cm胶纸：, =3.7cm 油纸： , =5cm0.7*272830.7*2726260%大全=2.3cm=3.1cm标准文案（4）各层极板尺寸_670E2 =0.577MV/m （胶纸）14*83670E2 = 0.569MV / m （油纸）19*620.65mv/m由于法兰长度L未作规定，可选择Ws上为在干试下端轴向场强小于平均放电场强最有利条件4 =4.1则183l n = 7n九=*3.7 = 99cm (胶纸)-

5、14.1 -162l n = n 九=*5 = 100cm (油纸)- -14.1 -1法兰长度 Lf=Ln-(0.1Lb+9)=99-(27+9)=63cm其中9cm为选取对下瓷套的屏蔽长度法兰长度Lf=64cm (油纸)下瓷套长度胶纸：Lh -n 2 9 0.1LHLh= (8.3X1.4+9 ) /0.9=139.1cm 取 139cmL0=99+83X3.7=406.1cm 取 406cm实际上=l0/ln =406/99 =4.1油纸 Lh = n ,2 9 0.1LHLh = (62X1.9+9 ) /0.9=141cmR = Pn +n儿=100+6.2 X5=410cm实际上：

6、=l/ln =406/99 =4.1补：冲击电压校验 1.2/50金波Us=50+5.066=50+5.06 X272=1426kv安全裕度：1426/1050=1.36 1.0 合格下瓷套闪给电压，可以放电平均场强0.65mv/m来校正胶纸：Us=1390X 0.65=903.5kv 670kv油纸：Us=1410X 0.15=916.5kv 670kv而入层的极极长度:：x =Ln （n -x） 在等电容的情况下，任何一层的电容为,2二；0 1n 2二；01nCk ln r / r0ln r2 / 2 二；r ；01n ln rx / k2二一01nln % /*式中：Lo最内层（零序）极

7、的半径与长度大全标准文案%最外层(接地)极板的半径与长度加一相对介电常数，油纸绝缘 3.5，胶纸3.8-4.5比一真空的电容率，8.854 X00F/m9 lx=2 =AlnrX电容式根据合比定理 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,在一般情况下可取 =vc1 o 6 .其中v为额定电压，c为套管电容；3=2 fn=314,00为在工作状态下的介质损耗L一电容芯子绝缘部分总长度对于胶纸套管rn=18.04cm ro=4.4cm =0

8、.222P = i2rp导体电阻率 C，mm2/m 对于铜 p =0.0181+0.004 （日-20）2 TOC o 1-5 h z 日为导体的计算温度选取额定电流的密度为2A/mmI2=2A=I/2=250mm2A有效横截面积为250 mm2,取横截面积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 胶纸 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大全标准文案、1122：2。八:-=2-2 = 22.6 0.5 = 23.1 ； 25oC2 二, 2 二 rn。r。对于油纸：rn=13.5cm r0=3.3cm 九=0.25% =3.5p =0.0181+0.004(105-20)=0.024 Q mm/m因为额定电流在 2-25 A/mm2,选取额定电流密度为2 A/mm2_ _21/A=2A=500/2=250 mm2,.有效的横截面积为 250,取横截面积 300 mm,半径r=9.77 mmL=l 0=410 cm=4.1 mtg 6 =0.

10、005 , tg 6 油纸 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)热击穿电压热击穿电压可以按单向冷却圆柱体结构的情况计算，由于忽略了轴向散热, 一般可利用福克热击穿公式做计算，在交流电压下其式为计算值常偏低,Uf=1.9*105 af r tan 0(c) kV式中tg S 0电容芯子在周围环境

11、温度下的介质损耗值a 介质损耗的温度系数 1 r1 f符号同前。(c) 与结构尺寸和导散热量有关的系数，根据我国实践经验,(c) =0.63因此可得套管的热击穿电压Uf105artan、0胶纸：入=0.22a=0.04/ C f=505=3.8tg 8 0=0.01大全标准文案= 1.2*100.220.04*50*3.8*0.01=204kV油纸：入=0.25a=0.07/ C f=505=3.5tg S 0=0.005油旺E-份布曲线胶好E .帚布曲线大全标准文案表1 胶纸层Lx(cm)Rx(cm)Er(kV/cm)层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大全标准文案表2油纸层Lx(cm)Rx(cm)Er(kV/cm)层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