换流变压器油纸绝缘低温击穿特性

摘要

我国正在探讨构建以“一极一道”为核心的全球能源互联网，这就对大容量、远距离的输电网络提出了更高的要求。直流输电以其传输容量大、占地面积小、运行损耗低等优点在高压远距离输电中被广泛使用。换流变压器是高压直流输电网中的核心设备，与普通电力变压器相比其阀侧主绝缘承受着交直流复合电压作用。目前特高压换流变压器仍采用油纸复合绝缘结构，其绝缘性能不仅与交直流复合电压下的电场分布有关，同时还与含水率和温度等运行条件密切相关。考虑到换流变压器在高寒地区可能出现的运行故障，有必要对换流变压器油纸绝缘的低温击穿特性进行深入研究，以保障其运行的可靠性。
　　本文首先搭建了低温油纸介电参数测量系统，对-40℃～20℃温度区间内不同含水率的变压器油和浸油纸的相对介电常数和体积电阻率进行测量。研究结果表明:温度和含水率对变压器油和浸油纸相对介电常数的影响较小，但对体积电阻率的影响较大，由此导致浸油纸和变压器油体积电阻率之比受温度和含水率影响较大。结合典型油纸绝缘结构模型，推导了变压器油和浸油纸各自电场分布的表达式，通过数值计算得到了变压器油和浸油纸中电场分布随温度和含水率的变化规律。
　　随后，在试验室搭建低温交直流叠加击穿试验平台，在此基础上开展了-40℃～20℃温度范围内复合电场下含水率对变压器油和浸油纸击穿特性影响的试验研究，并结合电场分布数值仿真结果对复合电场下油纸复合绝缘的低温击穿机理进行了分析。研究结果表明:不同直流分量下，不同含水率变压器油和浸油纸的击穿场强随温度的变化趋势不同，这是温度、含水率和直流分量共同作用的结果。不同直流分量下油纸复合绝缘的击穿电压随温度的变化趋势亦不相同，温度通过影响油、纸各自的击穿电压和电压在油、纸间的分配来影响复合电场下油纸复合绝缘的低温击穿特性。当直流分量较高时，温度降低使油纸复合绝缘的介电强度从依赖于变压器油逐渐向依赖于浸油纸转变，此时浸油纸在低温下的击穿特性决定了油纸复合绝缘的低温击穿特性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 试验平台的搭建与试样的处理

2．1 低温试验平台的搭建

2．1．1 介电参数低温测量系统

2．1．2 油纸绝缘低温击穿试验平台

2．2 试样的处理

2．2．1 试验模型

2．2．2 不同含水率试样的处理

2．2．3 试样的检测

2．3 本章小结

第3章 低温下含水率对油纸绝缘电场分布的影响

3．1 低温下含水率对相对介电常数的影响

3．1．1 低温下含水率对变压器油相对介电常数的影响

3．1．2 低温下含水率对浸油纸相对介电常数的影响

3．2 低温下含水率对体积电阻率的影响

3．2．1 低温下含水率对变压器油体积电阻率的影响

3．2．2 低温下含水率对浸油纸体积电阻率的影响

3．3 低温下含水率对介电参数比值的影响

3．4 低温下含水率对油纸绝缘电场分布的影响

3．4．1 典型油纸绝缘等效模型

3．4．2 温度对油纸绝缘电场分布的影响

3．4．3 含水率对油纸绝缘电场分布的影响

3．5 本草小结

第4章 油纸绝缘低温击穿特性

4．1 变压器油低温击穿特性

4．1．1 变压器油低温击穿试验流程

4．1．2 复合电场下不同含水率变压器油的低温击穿特性

4．1．3 复合电场下不同含水率变压器油低温击穿机理分析

4．2 浸油纸低温击穿特性

4．2．1 浸油纸低温击穿试验流程

4．2．2 复合电场下不同含水率浸油纸的低温击穿特性

4．2．3 复合电场下不同含水率浸油纸低温击穿机理分析

4．3 油纸复合绝缘低温击穿特性

4．3．1 复合电场下油纸复合绝缘的低温击穿特陛

4．3．2 复合电场下油纸复合绝缘低温击穿机理分析

4．4 本草小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果

致谢