運(yùn)行條件對(duì)復(fù)合電場(chǎng)下油紙絕緣擊穿特性的影響.pdf

1、換流變壓器是直流輸電網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，由于所受電壓與普通交流電力變壓器不同，且在特殊環(huán)境下運(yùn)行的技術(shù)資料不充足，其閥側(cè)主絕緣在出廠試驗(yàn)和運(yùn)行中都具有較高的故障率。國(guó)內(nèi)外專家針對(duì)換流變壓器絕緣問題開展了大量研究，但研究?jī)?nèi)容較少涉及換流變壓器運(yùn)行環(huán)境對(duì)絕緣的影響，因此有必要對(duì)運(yùn)行條件下?lián)Q流變壓器閥側(cè)主絕緣開展更加深入的研究。
　　為研究溫度及水分對(duì)復(fù)合電場(chǎng)下油紙絕緣電場(chǎng)分布的影響，在不同溫度及不同含水量下對(duì)變壓器油和浸油紙板進(jìn)行了

2、相對(duì)介電常數(shù)和體積電阻率的測(cè)量，通過(guò)曲面擬合的方法得到了水分及溫度影響下二者的相對(duì)介電常數(shù)和體積電阻率表達(dá)式。結(jié)合對(duì)電路模型的推導(dǎo)，得出了溫度及含水量影響下的復(fù)合電場(chǎng)分布方程，通過(guò)仿真分析了溫度及水分對(duì)復(fù)合電場(chǎng)下典型油紙絕緣結(jié)構(gòu)電場(chǎng)分布的影響。研究結(jié)果表明，隨溫度及含水量的增加，變壓器油和浸油紙板的體積電阻率和相對(duì)介電常數(shù)均按指數(shù)規(guī)律下降，但相對(duì)介電常數(shù)變化不明顯。溫度升高將導(dǎo)致紙中電場(chǎng)強(qiáng)度下降和油中電場(chǎng)強(qiáng)度上升，且水分平衡處于非平衡狀

3、態(tài)過(guò)程時(shí)油紙絕緣中電場(chǎng)強(qiáng)度的變化幅度比水分平衡時(shí)大，交流含量越低該現(xiàn)象越明顯。當(dāng)水分平衡處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)隨含水量增加油中場(chǎng)強(qiáng)上升、紙中場(chǎng)強(qiáng)下降；隨著含水量的上升，油紙絕緣電場(chǎng)分布的變化呈加速趨勢(shì)。經(jīng)分析后得出結(jié)論，變壓器油和浸油紙板的體積電阻率在溫度（或含水量）影響下變化率不同，導(dǎo)致交流含量較低的復(fù)合電壓下溫度（或含水量）對(duì)油紙絕緣電場(chǎng)分布有較大影響。
　　為進(jìn)一步分析運(yùn)行條件對(duì)復(fù)合電場(chǎng)下油紙絕緣擊穿特性的影響，分別在不同溫度、含水

4、量以及交流含量的復(fù)合電壓下對(duì)平板電極油紙絕緣模型進(jìn)行了擊穿試驗(yàn)，得到了條件下油紙絕緣的復(fù)合電場(chǎng)擊穿特性?？偨Y(jié)出復(fù)合電場(chǎng)下油紙絕緣擊穿電壓數(shù)學(xué)模型，并提出了對(duì)復(fù)合電場(chǎng)下油紙絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的可能。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨溫度上升復(fù)合電壓下油紙絕緣的擊穿電壓先升后降，但峰值對(duì)應(yīng)的溫度點(diǎn)不同，且擊穿電壓的變化范圍也不相同。不同含水量下，隨交流含量增加擊穿電壓先升后降，隨含水量增加呈下降趨勢(shì)，且交流含量不同擊穿電壓下降幅度也不同。分析發(fā)現(xiàn)，溫度（或

5、含水量）在改變變壓器油和浸油紙板所受場(chǎng)強(qiáng)的同時(shí)，也改變了二者的介電強(qiáng)度，最終導(dǎo)致油紙絕緣的擊穿電壓發(fā)生變化。變壓器油和浸油紙板所受電場(chǎng)強(qiáng)度隨交流含量變化而改變，且各自在交流和直流電場(chǎng)下具有不同的擊穿特性，是導(dǎo)致油紙絕緣擊穿電壓隨交流含量變化的主要原因。
　　為分析油流對(duì)油紙絕緣擊穿特性的影響，在不同流速下對(duì)油紙絕緣進(jìn)行了復(fù)合電場(chǎng)油流帶電及擊穿特性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨交流含量上升油紙復(fù)合絕緣的擊穿電壓在不同流速下均呈先升后降的趨勢(shì)

6、，但擊穿電壓的變化范圍隨流的速變化而不同，擊穿電壓隨流速增加而下降，流速越高擊穿電壓變化范圍越低。不同交流含量的電壓下沖流電流均隨流速升高而增大，但交流含量不同，沖流電流上升的幅度不同；隨流速升高，沖流電流均有飽和顯現(xiàn)出現(xiàn)，且隨外施電壓直流分量上升，沖流電流飽和值所對(duì)應(yīng)的流速也隨之上升。分析后發(fā)現(xiàn)，直流電場(chǎng)使起電層區(qū)域擴(kuò)大，導(dǎo)致油流帶電程度隨外施電壓升高而增大；交流電場(chǎng)由于半周期時(shí)間遠(yuǎn)小于起電層擴(kuò)散所需時(shí)間，導(dǎo)致其對(duì)油流帶電影響程度不大