换流变压器极性反转三维瞬态电场计算

换流变压器是高压直流输电系统中的重要设备之一,运行过程中不仅要承受交流电压、直流电压和交直流电压叠加,还要承受极性反转电压的作用。为了考量换流变压器油纸等绝缘媒质的绝缘特性,首先,建立了瞬态电场的理论计算模型;其次,利用Ansys软件建立了换流变压器的三维瞬态电场计算模型;然后,考察了换流变压器油纸等绝缘结构在极性反转电压下的瞬态电场变化特性;最后,仿真分析了极性反转试验电压类型的不同对瞬态电场的影响。结果表明:油纸等绝缘结构在第一次极性反转过程中承受的瞬态电场值最大,且极性反转试验电压类型的不同对油纸等绝缘结构所承受的瞬态电场影响很大,为准确的进行换流变压器绝缘结构设计提供参考。     

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...     

换流变压器阀侧绝缘承受电压类型及含量分析

换流变压器是直流输电工程中的关键设备,文中通过对单级12脉动换流变压器进行EMTDC建模,分析了其阀侧绕组绝缘承受的电压类型,研究结果表明阀侧绕组承受的是一种由直流电压分量、交流电压分量、谐波电压分量以及换相脉冲构成的复合电压.通过对换流变压器阀侧绕组承受的复合电压进行分析,对其各个分量的含量水平进行了分析计算.     

交直流复合电压下油纸绝缘内部气隙缺陷局部放电特性

为了研究换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,制作了典型的油纸内部气隙缺陷放电模型,设计了交流和直流电压叠加的实验回路,模拟换流变压器绝缘承受的电压类型。针对实验模型施加不同分量的交流电压和直流电压,用脉冲电流法分别检测该模型局部放电的各个特征参数,进行比较研究。总结了复合电压下油纸气隙放电模型的局部放电脉冲特征规律,并分析了其放电机理。结果表明,交直流复合电压下的油纸绝缘气隙放电具有不同于交流和直流下局部放电新的特点。为实现换流变压器的绝缘状态在线监测与综合评估积累了经验数据。     

交直流复合电压下油纸绝缘沿面局部放电特性研究

换流变压器结构复杂,在其中的某些油、纸板和电极的三结合点处极易发生沿面局部放电,运行过程中沿面局部放电导致的沿面闪络是导致换流变压器事故的主要原因。换流变压器阀侧绕组承受的是交直流等多种电压的复合电压,研究复合电压作用下沿面放电的放电特性,对于换流变压器的绝缘试验、击穿机理研究均具有重要意义。文中构建了油纸绝缘典型的沿面放电模型,研究了交直流复合电压下油纸绝缘沿面局部放电特性,通过调节不同的直流电压分量幅值,研究了复合电压中直流电压分量对局部放电特性的影响规律。     

交直流电压分量对变压器油中典型模型击穿特性影响

在高压直流输电系统中,绝缘系统如换流变压器阀侧绝缘长期运行中不仅承受交流电压,还要受到直流电压的作用.由于在换流变压器试验过程中无法模拟交流和直流复合电压作用这一实际工况,交-直流合成电压对油纸绝缘特性影响缺乏深入研究.本文以典型针-板模型为例,同时施加不同交、直流分量,研究变压器油在针-板模型中的击穿特性.试验结果首...     

电压类型对柱板电极放电故障下油纸绝缘产气特性的影响

由于换流变压器内存在交直流复合电场,交流变压器所采用的色谱诊断方法是否适用于换流变压器尚未可知,因此本文建立了一套交流及交直流复合电压作用时油纸绝缘柱板放电试验平台,对比了两种电压作用下的产气特性,并分析了原因。研究结果表明:柱板电极在不同类型电压作用下油纸绝缘产气特性不同,交流产气量大,产气速率大,能够较早地发现故障;而交直流复合场产气前期变化不明显,最后阶段产气量骤增后绝缘迅速失效;另外,交流和交直流复合电压作用下油纸绝缘柱板缺陷模型DGA诊断结果相同,都为火花放电,说明已有DGA诊断标准在换流变压器中有一定的适用性。     

极性反转条件下的油纸沿面绝缘界面电荷特性

高压直流输电系统出现潮流反转或电压陡变情况,换流变压器的油纸绝缘会承受极性反转电压,往往容易造成绝缘失效。为研究此过程中油纸绝缘界面电荷特性,利用静电容探头法测量了极性反转过程和电压陡变条件下油纸沿面绝缘结构界面电荷密度的变化。发现了油纸界面电荷能加强外施电压极性反转时刻的瞬态电场,加强程度与积聚的界面电荷密度成正比;油纸沿面绝缘结构和平行绝缘结构的界面电荷积聚时间差异显著,极性反转过程中会强化电场分布的不均匀程度;建议采用CIGRE推荐电压陡变波形(反转时间2 ms)作为对换流变压器出厂试验的考核。这些结论对改善换流变压器的绝缘设计和提高其运行维护可靠性有重要意义。     

交直流复合电场中油纸绝缘沿面放电现象及特征

油纸绝缘沿面放电是换流变压器中常见的一种故障类型,了解换流变压器内沿面放电现象及特征对实现设备故障诊断具有重要意义,不过由于换流变压器内主要为交直流复合电场,放电现象与交流单独作用时有明显区别,所以诊断判据应不同,但是目前缺少换流变压器的诊断依据,因此为了得到换流变压器沿面放电的诊断依据,搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电检测平台,观察了交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电现象,统计了局部放电和油中溶解气体特征变化规律,根据放电特征和油中溶解气体产物将放电严重程度进行分级,为换流变压器诊断提供判据。结合交直流复合电压作用时沿面局部放电及产气特征可以为换流变压器故障严重程度提供判定依据。     

复杂电场作用下换流变压器套管绝缘特性分析

换流变压器套管是高压直流输电系统的关键设备之一,在运行中需要承受各种类型的电压作用。为综合考量换流变压器阀侧出线套管的绝缘特性,笔者建立某干式直流套管数值分析模型,利用有限元计算方法计算套管在不同类型试验电压作用下的电场分布,分析套管绝缘性能。结果表明:换流变压器套管在交流电压下电场呈容性分布,且在环氧树脂主绝缘内较为集中;在直流电压作用下电场呈阻性分布,且在SF6气体内较为集中;直流电场下介质中积累的电荷造成极性反转时套管内电场突变,环氧树脂和硅橡胶中的电场在反转后瞬间均出现峰值;伞群中部硅橡胶中的峰值场强达到了直流稳态值的22.32倍,会对套管绝缘造成极大威胁。     

基于时域介电法的油纸绝缘复合电老化性能

换流变压器油纸绝缘系统在运行中需要承受复合电压,其绝缘老化特性与普通电力变压器有着显著的区别,然而相关研究明显不足。为了得到不同复合电压下油纸绝缘的绝缘老化规律,对油纸结构采用实验室加速复合电老化方法,测量不同老化阶段油纸结构的极化去极化电流和绝缘纸的聚合度,结合时域介电法和聚合度对油纸结构的绝缘特性进行了研究。研究结果表明:随着老化时间的增加,PDC曲线整体向上移动,极化电流稳定值不断增加,去极化电流趋向于零,同时油纸聚合度不断下降;随着交流电压百分数的增加,对油纸聚合度的影响从靠近高压侧的油纸向中间层油纸不断加剧。最后提出一种将时域介电法和聚合度相结合的换流变压器油纸绝缘无损检测方法,本研究将为油纸绝缘在复合电压下老化机理及换流变压器绝缘设计提供参考。     

换流变压器绕组内部故障定位研究

换流变压器是一种在换流站中的特殊种类变压器,由于换流变压器阀侧绕组所承受的电压为交流电压叠加直流电压和极性反转电压,并且两侧绕组中均有一系列谐波电流,换流变压器和普通交流系统变压器在设计、制造和运行中具有不同。在建立换流变压器内部故障模型基础上,利用小波能量相对熵和BP神经网络对换流变压器绕组故障进行定位。仿真结果表明,基于小波能量相对熵和BP神经网络的故障定位方法能准确的对换流变压器绕组故障进行定位。     

棒-板油纸复合绝缘的电场数值计算

换流变压器阀侧绕组端部属极不均匀场,承受交流电压、直流电压及极性反转等电压的作用。为此采用有限元仿真软件对棒-板油纸复合绝缘极不均匀场模型在不同参数情况时的直流场强分布、交流场强分布及极性反转场强分布进行了计算,绘制了绝缘油及绝缘纸板中最大场强与绝缘纸板厚度、纸板长度、棒直径等参数的关系曲线。棒-板油纸复合绝缘模型在交流电压及极性反转电压作用下的场强分布较为接近,但与直流电压下的场强分布有很大的不同。通过提高换流变压器阀侧绕组端部等效棒直径及油的电阻率,选择合理的油与纸空间相对位置及几何尺寸,可比较明显地提高换流变压器阀侧绕组绝缘特性。     

超高压换流变压器主绝缘特性研究

针对超高压换流变压器在制造过程中需要耐受的不同绝缘试验的考核及在换流站运行过程中承受的不同电压种类的情况,提出建立与实际产品结构相似的计算模型,分析计算各种电场分布,总结电场分布规律,优化得出换流变压器不同的产品结构方案。     

不同电压形式下油纸绝缘柱板模型局部放电的特征

换流变压器阀侧绕组所承受电场应力复杂、绝缘要求严苛,直流运行统计也表明换流变压器绝缘故障率较高,电力变压器绝缘劣化严重程度的评估和检测标准对换流变压器绝缘性能判断的有效性需要进一步的研究。笔者构建了油纸绝缘局部放电发展过程测试平台,以阶梯升压的方式,对比研究了柱板模型在交流、直流和交直流场中局放从起始放电到绝缘失效全过程中常规脉冲放电信号的特征,并从中提取了能够有效表征局部放电发展过程的特征量信息。研究结果表明:总放电量、放电次数骤增是油纸试品绝缘性能下降的外在表征;各外施电压作用下局放现象的起始放电特性,发展过程中放电量、放电重复率、放电次数及相应演化关系等特征差异明显。     

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。     

换流变压器局部放电检测与特性研究综述

随着我国特高压直流输电系统工程的发展,换流变压器的电压等级越来越高,绝缘问题也越来越突出。局部放电的研究对于换流变压器绝缘状况的判断以及设备寿命的评估具有重要的意义。本文介绍了换流变压器的绝缘特点、现场试验的过程、局部放电的检测方法及其注意事项,回顾了中外专家学者对换流变压器局部放电研究的成果,最后展望了换流变压器局部...     

换流变压器下新型纤维素绝缘纸特性综述

换流变压器是高压直流输电网络的关键设备之一,其阀侧主绝缘由于运行工况电场情况复杂通常具有较高的故障率。虽然通过在线监测及故障诊断技术手段可以提高绝缘可靠性,但若考虑到停电维修所带来维修和输电损失成本,高压直流输电网络运行有效性和经济性并不能得到有效保证。油纸绝缘作为换流变压器阀侧的主要绝缘形式,其绝缘可靠性与换流变压器安全运行紧密相关。其中在阀侧处构成固体绝缘的绝缘纸不仅长期受到热应力作用造成绝缘劣化,同时还承受交直流叠加和极性反转等复杂电场作用,容易积聚空间电荷、承受更多的直流场强分量,并且其在劣化后引起的性能下降是不可逆转的,因此绝缘纸的性能是决定换流变压器运行可靠性的重要因素。为了保障换流变压器安全可靠运行,结合国内外文献及课题组相关研究成果,旨在从提升纤维素绝缘纸的抗热老化性能、耐绝缘击穿特性以及空间电荷分布特性三大方面阐述当前采用改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析各改性方法的利弊,探究经济可行的纤维素绝缘纸改性方法,从本质上提升换流变压器运行可靠性。     

换流变压器在极性反转下的瞬态电场分布特性研究

对换流变压器器身主绝缘建立了瞬态电场计算模型,分别对绝缘介质进行了各向同性线性或非线性与各向异性线性或非线性计算分析。得到了实际换流变压器模型在极性反转试验电压下绝缘结构中瞬态电场变化的分布规律,为准确进行换流变压器绝缘结构设计提供了有价值的应用结论。     

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。