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1、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：设计条件与任务1. 设计条件额定电压 U A=330kV ，IN=315A ，最大工作电压 Um=363kV ，1min 工频耐压试验电压为 570kV 干闪络实验电压为 670kV ，温闪络试验电压为 510kV ，1.2/50全波冲击试验电压为 1050kV2. 设计任务（1）确定电容芯子电气参数1. 绝缘层最小厚度2. 绝缘层数3. 极板上下台阶长度4. 各层级尺寸5. 温升6. 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
2、设计报告一设计原理1. 所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 tan 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
3、子，工频常温下，油纸绝缘的tan 1.0 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 1=(8.510)%L 什(2025)%L 1=L 1n 1 65%L1式中L1上瓷套的放电距离n 1极板上台阶的总和，在实际设计中，各台阶
4、长度相等，n为层数20%L b，下端为10%Lb,则电容芯子的上端绝缘选择内绝缘对上瓷套的屏蔽长度，上端为长度 n 1 =0.7Lb0.7LB0.7*272胶纸：12.3cmn830.7Lb0.7*272油纸：13.1cmn62令下台阶为上台阶的60%胶纸： 2 =1.4cm油纸:胶纸:油纸:2 =1.9cm=3.7cm=5cm(4) 各层极板尺寸E214*830.577MV / m （胶纸）E219*620.569MV / m (油纸)Ws上为在干试下端轴向场强小于平均放电场强0.65mv/m由于法兰长度L未作规定，可选择最有利条件r |4.1则834.1 1*3.799 cm (胶纸)1
5、62lnn*5100cm （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：Lhn 2 9 0.1LhLh=( )/0.9=139.1cm 取 139cmL0=99+83X3.7=406.1cm 取 406cm实际上 l/ln 406 / 994.1油纸 Lh n 29 0.1LhLh = (62 X 1.9+9) /0.9=141cmn =100+6.2 X 5=410cm实际上：l0/ln 406 / 99 4.1补：冲击电压校验1.2/50金波Us=50+5.066=
6、50+5.06 X 272=1426kv安全裕度：1426/1050=1.36 1.0 合格下瓷套闪絡电压，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xLn (n X)在等电容的情况下,任何一层的电容为Ck2 r 0 lnln r / r0ln r2 / r1式中:Lo最内层rn 最外层（接地）2 r 0 lnln rx / rx 1极的半径与长度极板的半径与长度?2 r 0 lnln rn / rn 1电容式根据合比定理aceg?a c e g? I,l2? I
7、x?InnIxx 1 Abdfhb d f h? ri In 1In?InxIn rn式中r1rx 1rn 1rrrn/ r，在般情况下可取rII0 / I n，只有当I时，则取I；当r l时，rlon lni ,在工作电压下最内层和最外层绝缘工作场强均为Erm设最内层绝缘中工作场强为Erm时则由式可得Erm解出零序极极半径接地极极半径rn由上式可得rx解出极极半径取 r 4.1胶纸Anr匚U Ar*ErmI1nrorxroln)n2ln lr丄*上Erm l n(Il L)X2A(h lx)x2A14853r0 =4.4cm rn18.64 cm3634.1*14853* .3*21406*
8、83油纸A 也曲 112052ln rr0 363 * 112050、3*28 410*623.3cm rn363 * 4.1*11205.3*28410*6213.5cm（5）温升温升计算的目的是，校核套管在额定工作条件下最大发热温度不超过材料的耐热性要求， 一般油纸为105C，胶纸为120 C,胶质套管最大温升出现于浸油部合芯子直径最粗段，基 本上属于径向发热。可根据发热量与散热量平衡来计算导杆附近最大温度与套管周围油温之 差即最大温升222 rn4r。式中rn 芯子浸油部分最大外半径r。一导杆外半径-芯子在油中的表面散热系数，一般可取5001 单位长度的导杆发热量（w/m）, P I2R
9、.，其中I为额定电流，R为导杆单 位长度有效电阻22 套管单位长度的介质发热量（w/m）； P2v c tg .其中v为额定电压，c为套管电容；3 =2 f =314,00为在工作状态下的介质损耗L 电容芯子绝缘部分总长度对于胶纸套管rn=18.04cm ro=4.4cm=0.22P i2rp导体电阻率mm /m 对于铜 p =0.0181+0.004（ -20）为导体的计算温度选取额定电流的密度为 2A/mm 2I2=2A=I/2=250 mmA有效横截面积为250 mm，取横截面积400 mm , r=11.29m, R= pX l/Ap =0.018H0.004(120-20)=0.02
10、52mm2 / mL =lo =4.06mtan =0.01 , tan 胶纸 0.03-0.012 2P I R = 5000.0252 X 1/400=15.75 (w/m)2ln r 9*1011378*10 12F3 =2f=314P212.84W/m片 22.6 0.5 23.1 25OC4r。对于油纸:rn=13.5cm r0=3.3cm=0.25 r =3.5p =0.0181+0.004(105-20)=0.024 Q mm因为额定电流在 2-25 A/mm2,选取额定电流密度为2 A/mm21/A=2A=500/2=250 mm 2300 mm2,半径 r=9.77 mm有效的横截面积为 250,取横截面积L=l 0=410 cm=4.1 m入=0.25tg S =0.005 , tg 3 油纸 0.00
