《城市轨道交通电气设备测试（第2版）》 课件2.5组合绝缘及应用

《绝缘材料特性》组合绝缘及应用目录01组合绝缘定义02组合绝缘的形式03油-屏障”式绝缘04油纸绝缘05组合绝缘应用01组合绝缘定义

对高压电气设备绝缘的要求是多方面的，除了必须有优异的电气性能外，还要求有良好的热性能、机械性能及其他物理-化学性能，单一品质电介质往往难以同时满足这些要求，所以实际绝缘一般采用多种电介质的组合。例如变压器的外绝缘由套管的外瓷套和周围的空气组成，而其内绝缘更是由纸、布、胶木筒、聚合物、变压器油等固体和液体介质联合组成。组合绝缘定义02组合绝缘的形式组合绝缘的形式

组合绝缘常见形式是多种介质构成的层叠绝缘。理想情况下，组合绝缘中各层绝缘承受的电场强度与其电气强度成正比。在直流电压下，各层绝缘分担的电压与其绝缘电阻成正比，亦即各层中的电场强度与其电导率γ成反比。在工频交流和冲击电压下，各层所承担的电压和各层电容成反比，亦即各层中的电场强度与其介电常数成反比。主绝缘以油屏障绝缘和油浸纸绝缘最为常用。每一种绝缘结构，都由纯油间隙、屏障、绝缘层三种成分组成。所以，以变压器的主绝缘结构为例，组合绝缘有三种形式：2.1覆盖

覆盖是指将漆布、电缆纸等在电极上加一薄层，紧紧包在小曲率半径电极上的薄固体绝缘层，厚度小于1

mm，可以阻止杂质小桥将两极短接，能显著提高油隙的工频击穿电压，并减小其分散性，加覆盖层后可使工频耐受电压提高较多，特别是在均匀电场中，可提高70%～100%；但对极不均匀电场，提高很少，且对冲击电压的提高效果很小。组合绝缘的形式2.2绝缘层

用电缆纸、皱纹纸、白纱带、漆布等在导体上包裹，可包几毫米至十几毫米，承受一定比例的工作电压，降低了油中电场强度，对耐受工频和冲击电压的提高有显著作用。特别是曲率半径较小的导体，电场极不均匀，包绝缘后，可显著提高击穿电压，所以引出线及绕组的始末端通过包扎来加强绝缘。

当覆盖的厚度增大到能分担一定的电压，即成为绝缘层，一般为数毫米到数十毫米，它能降低最大电场强度，提高油隙的工频击穿电压和冲击击穿电压。组合绝缘的形式2.3屏障

放置层压纸板或层压布板做屏障。在极不均匀电场中采用屏障可使油隙的工频击穿电压提高到无屏障时的2倍或更高。油隙中加隔板可阻止杂质形成“小桥”，又因隔板间会积聚自由电子，形成附加电场，使原来电场变得均匀。隔板放置得合适，可使油隙击穿电压提高到2～2.5倍。但对均匀电场放置隔板，效果很小，只能提高25%左右。03油-屏障”式绝缘油-屏障”式绝缘3.1油浸电力变压器绝缘结构

油浸电力变压器主绝缘采用的是“油-屏障”式绝缘结构，在这种组合绝缘中以变压器油作为主要的电介质，在油隙中放置若干个屏障是为了改善油隙中的电场分布和阻止贯通性杂质小桥的形成。一般能将电气强度提高30%～50%。3.2变压器主绝缘类型

在油浸式变压器中，主绝缘通常指绕组之间，绕组对铁心、油箱等接地部分，引线对铁心、油箱以及分接开关对铁心、油箱的绝缘。主绝缘以油纸屏障绝缘结构最为常用。变压器绝缘为油纸组合绝缘，是用变压器油和绝缘纸组成的绝缘。油-屏障”式绝缘3.3变压器内绝缘与外绝缘

油浸式变压器的绝缘主要分为外绝缘和内绝缘两大类。外绝缘就是变压器油箱外部的套管上部对地和彼此之间的绝缘，它包括套管本身的外绝缘和套管间及套管对地部分（如储油柜）的空气间隙距离的绝缘。内绝缘是指变压器箱内的各部分绝缘，主要部件是由绝缘纸、绝缘纸板等材料制成，与变压器油配合构成变压器油纸绝缘结构。内绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘。如表2-2所示为变压器绝缘分类。油-屏障”式绝缘绝缘类型部

件绝缘性质描

述内绝缘线圈主绝缘同相绕组之间异相绕组之间绕组对油箱绕组对铁心柱、绕组对旁柱之间绕组端部对铁轭纵绝缘绕组线匝之间绕组饼间绕组层间引线主绝缘引线对地引线对异相线圈纵绝缘一个绕组的不同引线之间开关主绝缘开关对地开关上不同绕组引线触头之间纵绝缘同相绕组不同引线触头之间外绝缘套管同相绕组之间异相绕组之间表2-2变压器绝缘分类04油纸绝缘油纸绝缘4.1油纸绝缘结构

电气设备中使用的绝缘纸（包括纸板）纤维间含有大量的空隙，因而干纸的电气强度不高，用绝缘油浸渍后，整体绝缘性能可大大提高。例如油浸式变压器，绝缘油和绝缘纸组成的复合绝缘构成了油浸式变压器的绝缘系统，变压器的使用寿命主要由绝缘材料的绝缘强度决定。电力作用引起绝缘劣化，机械力或热应力作用或者和电场的相互作用，最终也会发展为绝缘性故障，所以绝缘性能的劣化是导致电气设备失效的主要原因，电气设备的多数故障是绝缘性故障。油纸绝缘4.2变压器绝缘系统

在油浸式电力变压器中，变压器的绝缘形式主要采用油纸绝缘结构，即利用绝缘油浸渍绝缘纸，消除绝缘纸纤维空隙所产生的气隙，提高其绝缘的电气强度。4.3纵绝缘与层间绝缘

变压器的纵绝缘是指同一绕组的匝间、层间及静电屏之间的绝缘。在绕组的同一层或同一线屏内，匝与匝之间又有匝绝缘。匝间绝缘可由绝缘漆或有包绕的绝缘纸构成，不同电压等级和取的磁通密度不同，匝压不一样，其匝间绝缘的厚度也不相同。层间绝缘是指相邻层之间或线饼与相邻线饼之间的绝缘，此绝缘有时兼作油道，另外分接开关同相邻各部分之间也属纵绝缘。油纸绝缘4.4油纸绝缘的耐电强度

变压器油与绝缘纸相结合构成的油纸绝缘结构具有很高的耐电强度，比两者分开单独的（油和纸）任何一种材料都要高很多。由于油的绝缘强度和介电系数低于纤维纸，油承受较大的电场强度，因此，用纸把油分成一定数量的小油隙，既可以消除油中纤维杂质的积累而不易形成“小桥”，又可以使电场均匀，提高绝缘的电气强度。

油纸绝缘的最大缺点是易受污染（包括受潮）。因为纤维素是多孔性的极性介质，很易吸收水分。即使经过细致的真空干燥、浸渍处理并浸在油中，它仍将逐渐吸潮和劣化。只要含百分之几的杂质，影响就相当严重。05组合绝缘应用组合绝缘应用

“油-屏障”式绝缘是以液体介质为主体的组合绝缘，采用覆盖、绝缘层和屏障都是为了提高油隙的电气强度。油纸绝缘是以固体介质为主体的组合绝缘，液体介质只是用作充填空隙的浸渍剂，因此这种组合绝缘的击穿场强很高，但散热条件较差。绝缘纸和绝缘油的配合互补，使油纸组合绝缘的击穿场强可达500～600

kV/cm，大大超过了各组成成