變壓器絕緣設計可靠性（耐壓儀）

隨著變壓器電壓等級的不斷提高，絕緣設計可靠性問題會愈來愈突出，如何使設計出的絕緣系統既經濟合理又有較高的局部放電起始電壓，保證在各種耐壓試驗情況下、過電壓情況下和正常工作電壓情況下，絕緣沒有損傷，已成為當前變壓器絕緣結構設計新的指導思想。

　　現有的變壓器主絕緣結構設計和可靠性評價方法可分為經典解析公式法和數值計算法。當場域幾何形狀較為簡單時，無論用上述哪一種方法，均能得到場域中與油隙無關的zui大電場強度比較的解答。在交流電壓作用下的油紙絕緣系統中，絕緣設計的重點主要是油隙絕緣強度和固體、液體交界面絕緣強度。但由于油隙絕緣強度隨本身長度呈指數規律變化，因此，利用上述方法即使得到了與油隙長度無關的局部zui大電場強度，有時很難對絕緣系統整體可靠性做出評價，也難以使絕緣電場的分布均勻程度得到提高。

　　本文利用有限元、全域掃描和插值運算等數值方法，對變壓器絕緣結構進行以提高局部放電起始電壓為目標的優化分析，將場域中沿逐條電力線各單元的與油隙長度無關的局部電場強度轉換為與油隙長度有關的平均電場強度，并將其與相應的許用值曲線進行對比，實現變壓器主絕緣結構的可靠性評價，并在WINDOWS下開發了工程設計可用的變壓器主絕緣、端絕緣優化與可靠性評價計算軟件,實現了與油隙長度有關的電場強度發生值、許用值和絕緣裕度等的圖形分布曲線輸出，并利用解析法和模型試驗結果檢驗了計算方法和工程分析軟件的正確性，為高壓變壓器絕緣結構自動優化設計與可靠性分析提供了方便、實用的數值計算工具。

　　2 變壓器油許用電場強度的確定

　　在變壓器油紙絕緣系統中，油是絕緣的zui薄弱環節，其容許電場強度的確定在很大程度上影響著整個絕緣系統的可靠性水平。影響變壓器油許用電場強度的因素主要有：油隙長度、絕緣試驗的類型、電極表面有無絕緣及絕緣厚度、油隙所處部位、油中含水量、含氣量和其它品質、油的流動速度、電場強度的計算方法及計算機軟件的準確度等。

　　由于許用電場強度的確定與上述諸多因素有關，變壓器制造業的國內外諸多廠家進行了各種各樣的模型試驗和理論研究，付出了極大的代價。本文內容利用了瑞士魏德曼公司對變壓器油絕緣模型的局部放電起始電壓與油隙長度的概率統計分析結果，并建立了局部放電起始平均場強與油隙放起始電壓。

　　圖4為當高壓電極直徑為 20mm時，局部放電起始電壓的計算結果；圖5為當高壓電極直徑為 80mm時，局部放電起始電壓的計算結果；表1為計算與試驗結果的比較。