换流变压器阀侧套管出线装置绝缘分析

换流变压器绝缘最关键的部位是由套管及纸板围屏系统组成的阀侧出线装置。为此,在分析直流电场特点的基础上,回顾了换流变压器出线装置绝缘技术的发展历程,指出以前广泛采用的油端带瓷套的套管出线装置在结构上存在缺点,因而在工厂试验和运行中频发故障。现今的绝缘结构可大致分为两类:一类是环氧树脂浸纸(干式)套管配合绝缘覆盖均压电极和多层异型围屏系统;另一类是无瓷套油浸纸套管配合无绝缘覆盖均压电极和多层直筒围屏。为进一步发展高压、特高压换流变压器出线装置绝缘技术,未来发展的方向是优化绝缘结构和降低绝缘不确定性。建议融合两种结构优点,开发新的出线装置绝缘结构。为减小绝缘不确定性,还应对出线装置各绝缘件材料的特性参数及其工艺控制方法,以及对电场计算和试验要求等问题进行深入研究。     

换流变压器网侧出线装置结构优化及电场计算

网侧出线装置绝缘结构是换流变压器整体绝缘结构中的重要组成部分,该结构的可靠与否直接决定换流变压器的运行安全性。与网侧接入较低电压水平的换流变压器相比,高电压等级的网侧出线装置结构更加复杂。在网侧接入500 kV换流变压器网侧出线装置的基础上,优化设计网侧接入750 kV换流变压器网侧出线装置,并采用电场仿真软件对其电场进行分析,计算其各部分电场分布和安全裕度,分析其安全性。     

特高压换流变压器阀侧出线绝缘结构电场分析

阀侧出线绝缘结构是决定换流变压器安全性的关键部位,包括套管油端、均压电极和多层纸板围屏系统,以及至阀绕组引线的绝缘。该出线结构承受着严酷的交直流电场应力,历来换流变压器在试验中和运行中的绝缘故障很多都发生在这里。为此基于以往设计和试验、特别是对试验中故障的调查分析,聚焦于均压电极区域,综合、归纳了阀侧出线装置的3种典型绝缘结构,即单环电极“半罩”结构、单环电极“全罩”结构、双环电极无绝缘罩结构,提出了一种新的绝缘结构,即“Ω”型绝缘罩结构。用有限元方法建立模型进行交流和直流电场计算和安全性评价。指出了各种结构的风险点,并从理论上指出了改善电场分布和提高安全性能的方向。计算结果和故障案例一致表明,半绝缘罩的端部油中有很高的沿端面直流电场,可引发局放进而引起沿大绝缘筒闪络;全绝缘罩端部油中直流场强很高,沿引下线头部绝缘表面的电位梯度也很高,可引起引下线头部油中沿面闪络或纸绝缘击穿;双环电极无绝缘罩绝缘电极两侧至大绝缘筒的斜向第一油隙很大,易发生交流放电;“Ω”型绝缘罩可能是兼顾交流和直流绝缘的优化解决方案。     

交流1000kV变压器出线装置绝缘结构分析

介绍了1 000k V特高压变压器出线装置的两种结构,给出了这两种结构的电场及对比结果,找出了出线装置的优化设计思路。     

高压直流换流变压器引出线的绝缘结构

介绍了高压直流换流变压器引出线的绝缘结构，并简要介绍了有关的绝缘设计方法和知识。     

采用纳米改性纸板的换流变压器出线装置电场分布

针对换流变压器出线装置在直流及极性反转电压作用下电场分布不均的问题,探究了非线性纳米Si C对绝缘纸板进行改性的方法,制备了纳米改性绝缘纸板试样,并测量了改性纸板的介电特性;结合换流变压器出线装置的实际结构建立了电场分布的仿真模型,分析了纸板改性对出线装置电场分布的均化作用。试验结果表明:纳米改性绝缘纸板的相对介电常数随纳米Si C掺杂浓度的增加而增加,但增加的幅度不大,随电场强度的增加呈略微上升的趋势;其电导率随着纳米掺杂浓度的增加而增加,当掺杂浓度达到一定值时,电导率随场强增加表现出明显的非线性特征。仿真结果表明:在直流和极性反转电压下,纸板改性可降低绝缘纸板中的场强,提高变压器油中的场强,使油纸绝缘结构中的电场分布更趋于均匀。     

换流变压器出线装置两种设计方案的比较

文中设计两套换流变压器直流出线装置,这两套出线装置的绝缘结构所用绝缘纸筒厚度相同,油隙大小不同。为验证两种结构的绝缘强度,文中利用Elec Net电场计算软件,对这两种设计方案进行电场强度及耐受电压计算。通过计算结果分析,小油隙结构的电场强度低于大油隙结构,因此出线装置绝缘结构采用小油隙结构较好。     

非线性有限元法在出线装置复合绝缘结构电场计算中的应用

极性反转是换流变压器出线结构复合绝缘的一种特殊工作状态,极性反转时由于空间电荷作用可导致绝缘介质内部及界面处电场畸变。另一方面,绝缘介质电性能参数是温度的函数,因此温度梯度导致的电性能参数改变同样会影响绝缘结构在极性反转过程中的瞬态电场分布。基于此,为了较准确地模拟复合绝缘结构在考虑温度分布条件下的极性反转瞬态电场,提出应用非线性有限元法对以上2种瞬态电场影响因素进行耦合分析。首先研究了油浸纸复合绝缘体系电性能参数与温度的关系;然后详细介绍了基于非线性有限元法的瞬态电场计算流程,并通过双层同轴复合绝缘结构模型验证了其有效性;最后对实际换流变压器出线装置的油纸-环氧浸渍典型复合绝缘结构建立了二维轴对称仿真计算模型,在考虑材料非线性的条件下对其极性反转瞬态电场变化过程进行了仿真分析。计算结果表明传统模拟方法与考虑材料非线性时的结果存在较大差异,且极性反转过程中复合绝缘结构易出现畸变严重的局部高场强区。     

换流变压器绝缘结构分析

换流变压器的绝缘结构是换流变压器的核心技术,关系到换流变压器和直流输电系统的安全运行.换流变压器在直流系统中的特殊工况,决定了其主绝缘、阀侧出线装置承受了不同于交流变压器的电压作用.笔者从换流变压器绝缘结构中承受的电压入手,分析了绝缘结构中电压分布以及不同绝缘材料在不同电压下的作用与配合.随着特高压直流输电技术的发展及...     

特高压换流变压器的绝缘结构和试验

回顾总结了国内外的特高压变压器技术现状,介绍了特高压换流变的作用、绝缘结构特点以及换流变的绝缘试验,指出了特高压换流变压器800 kV端绝缘结构耐压水平最高达到1257 kV以及阀侧套管和出线装置、陡波对绕组纵绝缘的影响和阀侧引出线等绝缘结构薄弱点,为特高压直流换流变的绝缘结构设计制造提供理论依据.     

换流变压器各向异性直流电场的有限元计算

笔者以变压器内部常见的油纸绝缘结构为例,利用自编程对换流变压器阀侧绕组直流电场进行了计算,并通过有限元软件ANSYS仿真,验证了文中方法的正确性。基于纸板材料电导率的各向异性特性,推导了电导率各向异性情况下直流电场的数学模型,给出了离散格式,分析了电导率对直流电场的影响,并对1台500 kV换流变压器进行了计算。计算结果表明,考虑材料的各向异性后纸板中场强减小,油中场强增大,变化的幅度与电导率初值有关。     

换流变压器油纸绝缘的V-t特性试验研究

为研究换流变压器中油纸绝缘的直流特性,建立了一套高压直流试验系统,对油纸绝缘进行击穿电压与击穿时间的关系试验,即V-t特性试验.采用t×Vn C的模型对试验数据进行分析,得出了油纸绝缘V-t特性参数及试验规律.     

特高压变压器绝缘结构

特高压交流变压器和特高压换流变压器容量大,耐受电压水平高,特别是特高压换流变压器需耐受交直流复合高电压,内部电场分布复杂,代表了变压器油纸复合绝缘和出线装置设计和制造的最高水平。为推进特高压输电工程,根据特高压交流试验示范工程和特高压直流示范工程的实践,给出了特高压交流变压器、特高压换流变压器的绝缘结构特点,分析了两种特高压直流换流变现有引线装置和套管的特性,介绍了特高压变压器、换流变的主、纵绝缘设计要求和型式。在此基础上,提出了特高压变压器(换流变)出线装置和套管的国产化推进方案。     

基于有限元的模块化多电平换流器绝缘结构分析

模块化多电平柔性直流输电换流阀中分别采用了固体绝缘和空气绝缘结构,其中空气绝缘结构是比较薄弱的一个环节,实际运行或者试验中容易发生局部放电等绝缘故障.采用三维有限元电场计算方法,通过电场分布来分析模块化多电平柔性直流输电换流阀中空气绝缘结构.在换流阀空气绝缘结构分析中,分别对换流阀层间空气间隙中、换流阀外表面空气介质中以及阀厅中阀塔之间空气间隙中的电场进行计算.通过空气间隙中电场强度和电场分布情况来分析空气绝缘介质的绝缘强度,并指导换流阀绝缘结构的设计.     

110kV环氧浇注干式变压器绝缘结构的仿真验证

环氧浇注干式变压器相对于其他干式变压器具有很多优点,但是出于经济性的考虑,其电压等级及容量的提高受到了制约。本文对一台尚处于设计阶段的110k V环氧浇注变压器绝缘结构进行了仿真验证。首先,建立该变压器的二维电场仿真模型;其次,根据不同的连接位置分别对该二维模型进行有限元电场仿真;再次,分析在不同连接位置下空气绝缘和环氧树脂绝缘中的电场强度;最后,根据电场结果分析得知该绝缘结构能够满足工频耐压试验的要求,并对后续工作进行了展望。     

换流变压器油纸绝缘复合电场击穿特性及其试验方法

为了查明换流变压器油纸绝缘在交流叠加直流电场下的击穿特性,利用交流、直流及交流叠加直流等复合电场,对油隙、浸油纸板和油纸复合绝缘进行了击穿试验研究。结果表明：油隙的击穿场强几乎不随交流电压分量变化;浸油纸板击穿场强随交流电压分量增加迅速下降;受浸油纸板击穿特性影响,油纸复合绝缘击穿场强随交流电压分量减小明显提高。说明油隙的击穿场强与交流电压分量基本无关,但浸油纸板的击穿场强受交流电压分量影响严重。依据试验结果,进一步对换流变压器交流和直流电压试验项目的有效性进行了讨论。经分析发现换流变压器主绝缘的油隙与浸油纸板在运行电压下出现的最高电压仍为交流叠加直流电压。交流和直流电压试验的电压幅值能够满足要求,但电压波形与承受的运行电压相差较大。认为交流电压试验考核油隙绝缘介电强度是有效的,而直流电压试验考核浸油纸板绝缘介电强度并不充分。     

紧凑型非晶合金油浸式变压器主绝缘结构设计

为使非晶合金油浸式配电变压器(以下简称AMDT)更紧凑、更经济,设计了一种AMDT紧凑型主绝缘结构,采用ANSYS有限元分析软件分别计算了AMDT紧凑型与传统型主绝缘结构的电场分布,比较了紧凑型与传统型主绝缘结构的电场分布情况,并配合工频耐压和雷电冲击试验对紧凑型模型进行了测试。仿真和试验结果表明:AMDT紧凑型主绝缘结构的端部电场强度比传统型分布均匀,最大电场强度小于油隙的最大电场强度值;试验击穿电压的裕度大于1.6倍的额定耐压值,因此紧凑型主绝缘结构是可靠的。通过比较紧凑型与传统型主绝缘结构变压器的主材成本,证明了紧凑型绝缘结构的先进性和实用性。     

110kV电流互感器电场分析与绝缘结构改进

根据110 kV电流互感器一次绕组为发卡形的设计结构,建立了基于Infolytica的三维电场仿真模型,对110 kV发卡形电流互感器的电位分布、电场强度以及绝缘结构进行了仿真计算、分析和研究,并根据研究结果改进了发卡形电流互感器的绝缘结构。