材料特性对换流变压器主绝缘电场影响的仿真研究

摘要

近几年来，随着我国国民经济快速增长，人民的生活水平大幅提高，能源在国民生活中的地位越来越突出，而电能作为二次能源在能源消费中占据极其重要的地位。因此，如何将优质的电能快速可靠地输送给用户，已成为建设输电系统考虑的主要问题。直流输电系统中，换流变压器起着至关重要的作用，它连接直流侧电网和交流侧电网使得电能能够相互传输，由于换流变压器运行的环境十分恶劣，换流变压器发生故障的事情时有发生。在实际运行过程中，换流变压器承受不同类型电压的作用，其主绝缘结构设计非常的复杂，同时也是绝缘系统中的薄弱环节。因此，研究换流变压器在不同电压作用下的电场十分必要。
　　以经典RC等效电路建立油纸绝缘模型，根据一台±400kV实际换流变压器建立绕组端部电场仿真模型，应用有限元软件ElecNet对换流变压器阀侧和网侧绕组承受直流、交流、极性反转电压作用时的电场进行仿真分析，得出换流变压器在不同电压作用下电场和等位线分布规律;考虑绝缘介质的温度以及非线性对于仿真结果的影响，对变压器油和绝缘纸板的电导率非线性变化规律进行计算;在极性反转电压作用下，对不同温度下的换流变压器阀侧绕组进行电场仿真。随着温度的升高线性油和非线性油中的场强均增大，而非线性油能够明显降低油中出现的最大场强。根据仿真结果找出绝缘结构的薄弱环节，通过增大静电板厚度和曲率半径两种方式来优化绝缘结构。
　　考虑绝缘介质的各向异性时，对直流和极性反转电压作用下的电场进行仿真分析。在直流电压作用下，对绝缘纸板电导率改变时换流变压器的电场进行仿真，绝缘结构的电场受纸板各向异性的影响并不大。对极性反转电压作用下的绝缘介质各向异性线性、各向同性非线性、各向异性非线性三种情况下换流变压器的电场进行仿真。在不考虑绝缘纸板的非线性时，施加极性反转电压时，绝缘纸板的各向异性与否对于电场的大小影响很小。当同时考虑绝缘介质的非线性和各向异性时，绝缘介质的各向异性会使其非线性作用减弱。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究的背景及意义

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 电磁场理论及主绝缘模型建立

2．1．1 电磁场基本理论

2．1．2 换流变压器电场分布边界条件分析

2．2 ElecNet有限元软件简介

2．3 RC油纸绝缘数学模型

2．4 本章小结

第3章 换流变压器绕组端部电场分析

3．1．1 电压类型分析

3．1．2 换流变压器绕组端部模型

3．2 换流变压器端部电场仿真结果分析

3．2．1 直流电压下换流变压器仿真结果

3．2．2 交流电压下换流变压器仿真

3．2．3 极性反转电压作用下电场特性分析

3．3 换流变压器非线性电场分析

3．3．1 非线性参数选取

3．3．2 油纸绝缘非线性仿真分析

3．3．3 绝缘结构改进

3．4 本章小结

第4章 绝缘介质各向异性电场分析

4．1 各向异性基本理论

4．2．1 直流电场特性分析

4．2．2 各向异性电导率初值变化对电场的影响

4．3 极性反转电压作用下各向异性电场的分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢