縱絕緣

電力變壓器絕緣可分為主絕緣和縱絕緣。主絕緣是指帶電部分與接地部分間的絕緣，如高壓線圈對低（中）壓線圈間，線圈與鐵心柱、軛之間的絕緣；縱絕緣是指線圈的線匝、線段和線層之間的絕緣。

電力變壓器線圈聯結於電力系統，因此，其絕緣必然要遭受系統中各種過電壓的衝擊，尤其是在雷電過電壓作用下，由於沿線圈的電壓分佈的不均勻，有時甚至引起振盪過程，這對線圈的縱絕緣是很不利的。為此，在電力變壓器絕緣結構設計中，瞭解雷電衝擊波作用下，線圈首端到某一點的電位差、相鄰元件（線段間、匝間）的電位差，即梯度電壓是十分必要的。可以説，梯度電壓是縱絕緣設計的基礎。

變壓器運行發生的故障統計結果表明，故障率60%以上是電力變壓器絕緣故障，而其中縱絕緣故障，如線圈嚴重變形、線圈匝間短路而燒燬等又佔了大部分，這充分説明線圈縱絕緣對電力變壓器安全運行的重要意義 ^[1]  。

在梯度電壓作用下，應瞭解縱絕緣結構中的電場分佈，同時，掌握段間油隙和匝絕緣的耐電強度，兩者能正配合，並具有足夠裕度。在變壓器縱絕緣結構中，由於段間存在軸向電場，相鄰線匝間還存在輻向電場，故作用於線圈縱絕緣上為複合電場。通過線圈縱絕緣電場的模擬試驗和數值計算可知，高壓線圈內表面導線圓角處及線段油隙處的電場比較高。

在實際結構中，由於線圈裝配後壓緊，當匝絕緣厚度較大且導線包紮較松的情況下，則匝絕緣與墊塊可能形成密實接觸，該處的耐電強度提高，因而匝間絕緣弱點將移於油隙中 ^[1]  。

線圈的縱絕緣由梯度電壓所決定。由於線圈結構型式的不同，作用於線圈的梯度電壓也有差異。在工頻電壓下，線圈上的電壓與匝數成正比，故糾結式線段上的電壓遠比連續式大；在雷電衝擊下，匝間將出現更高的衝擊電壓。因此，在糾結連續式線圈中，由糾結過渡到連續式線圈的匝間絕緣將留有較大的裕度。糾結式、內屏敝式線圈由於繞制方法不同，線圈上的電壓亦不同，但主要是增加縱向電容，減小空間係數（α），從而改善起始電壓分佈。油浸式電力變壓器的線圈，一般是採用電纜紙扁導線繞制。在高電壓變壓器中，之所以採用電纜紙作為線圈的匝絕緣，是因為油浸紙的介電係數與油相差不是很大，因而電場分佈較為均勻。但應注意，不能按油隙完全擊穿數據選擇固體絕緣厚度。雖然在某些情況下，允許油隙在試驗電壓下發生局部放電，但通常情況下，也是應該避免的。因為產生局部放電，可導致固體介質加速老化甚至發展成擊穿。採用多層電纜紙絕緣的銅線或鋁線，以及對線段之間具有密實固體絕緣的線段，其1min工頻或雷電衝擊電壓作用下的最低擊穿電壓與絕緣厚度關係是很重要的 ^[1]  。

對於電力變壓器，尤其是超高壓大型電力變壓器來説，加強絕緣結構的研究，進行合理的絕緣結構設計，改進絕緣工藝不僅對於提高變壓器產品質量，而且對於節約生產成本，都具有重要的意義。變壓器絕緣結構設計牽涉的範圍非常廣泛，從數學規劃的角度來説，這是一個多離散變量、強耦合、非線性、約束條件豐富的多峯多目標優化問題。遺傳算法是基於適者生存思想發展起來的一種比較通用的問題求解方法，已經在最優化、機器學習、並行處理、過程控制、經濟預測等領域取得成功。

針對電力變壓器縱絕緣結構優化設計開展研究，建立了電力變壓器縱絕緣結構優化設計數學模型 ,並藉助遺傳算法這一智能計算工具對二、三分區結構的超高壓大型變壓器的縱絕緣結構進行了優化設計 ,在改進經驗設計的同時，又滿足工廠製造工藝要求 ^[2]  。

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