油流对复合电场作用下换流变压器油纸绝缘击穿特性影响的研究

摘要

换流变压器是特高压直流输电(UHVDC)系统中的重要设备,它是连接交流网络和直流网络的枢纽,其稳定性直接影响了整个网络的安全与可靠性。运行中的换流变压器除了要承受交流电压、操作及雷电冲击过电压外,还要承受直流电压、交流叠加直流以及极性反转电压的作用。这些电压作用下,变压器内部电场分布、绝缘材料击穿特性、空间电荷的积累与分布、冲油电场等跟普通变压器相比都存在很大的差异,并可能导致换流变压器内部绝缘的异常放电甚至击穿。本文结合行业需求,开展了油流情况下换流变压器典型油纸绝缘在复合电场作用下的击穿特性研究,具体内容包括:
　　 首先,设计油流动状态下试验电极模型,并对原有油流带电实验平台进行改造,使之能与击穿试验箱顺利连接。连接后形成一个既能进行油流带电实验又能进行油流动状态下击穿实验,且油温和油流速度均可连续调节的实验系统。
　　 其次,分别进行了有外施电压和无外施电压情况下,油纸复合绝缘油流带电特性与流速关系的研究。研究结果表明,油流带电的程度随流速的增加而增大,且在有外施电场作用下油的带电程度比无外施电场的情况大得多。
　　 再次,进行了在不同交流含量的交直流叠加电压下,典型油纸复合绝缘结构击穿特性与油流速度关系的试验研究。分析总结了室温条件下油纸复合绝缘结构击穿特性随油流速度变化的规律,以及不同电压波形对击穿的影响。研究结果表明,击穿电压随油流速度的增加而降低；随交流含量的增加存在先上升、后下降的趋势。
　　 最后,研究了在极性反转电压下,典型油纸绝缘击穿电压与油流速度的关系。结果表明,随流速的升高击穿电压先下降而后略有升高。
　　 本文研究成果对换流变压器的绝缘设计和运行具有一定的参考价值。