换流变压器油纸绝缘水分对局部放电行为的影响综述

换流变压器是高压直流输电系统中的核心设备,起到连接交直流系统的关键作用。油纸绝缘作为换流变压器的主绝缘,其绝缘性能的优劣对整个输电系统具有重要意义。水分会由于绝缘老化和外部水分侵入等原因不可避免地存在于油纸绝缘系统中,不仅使绝缘本身的绝缘强度显著降低,还会吸附在绝缘纸表面,增加界面缺陷数量,畸变局部电场,严重时引发局部放电甚至绝缘失效,对油纸绝缘系统的可靠性和换流变压器的安全稳定运行都构成了极大的威胁。为此综合国内外研究现状,分析了换流变压器中的水分来源、存在状态和分布特点,探讨了油纸绝缘中水分平衡与迁移的内在机制和动态规律,总结了水分对油纸绝缘运行工况下电荷和局部放电特性的影响规律和作用机制,特别论述了油纸绝缘交界面处水分动态行为,指出运行工况下水分迁移的暂态过程对油纸绝缘界面电荷和局部放电的影响不容忽视。     

换流变压器阀侧绝缘电场特性研究

采用Matlab软件仿真分析换流变压器阀侧绕组端部电场的励磁电压类别后建立了电容系数和电导率复合介质电场的数学模型,并对其复合绝缘结构建模,用有限元分析法分析计算各种励磁电压作用下的电场分布,得出了换流变压器阀侧绕组端部电场的复杂特性,为换流变压器阀侧绕组端部的安全绝缘设计提供了科学依据。     

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.     

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。     

换流变压器油纸绝缘局部放电及电荷分布特性研究综述

油纸绝缘作为换流变压器(简称:换流变)阀侧绕组的主要绝缘形式,长期受到交直流复合电压、谐波以及极性反转等复杂工况的影响,其在电场、温度、水分等因素作用下易发生局部放电和空间电荷/界面电荷积聚,从而诱发绝缘介质劣化或击穿。为此从油纸绝缘局部放电及电荷分布特性两方面对国内外研究现状、研究热点和成果进行阐述,总结了不同电压类型、不同老化因素、不同绝缘位置等对油纸绝缘局部放电及电荷分布特性的影响规律,展望了油纸绝缘局部放电特性与机理的研究趋势,指出在极不均匀电场以及谐波、脉冲电压作用下的局部放电特性是未来研究的重点方向,并且需结合电荷分布试验/仿真/分子模拟从宏观和微观角度同时探究电荷分布与局部放电机理的内在联系。这些研究成果的总结可为基于局部放电特征的换流变在线监测技术以及换流变绝缘性能改进提供参考和借鉴。     

换流变压器阀侧试验对绝缘考核的有效性

通过对换流变压器阀侧出线装置这一典型绝缘结构的电场计算，对各种试验的绝缘考核的有效性作了评价，并提出了相应的改进意见。     

换流变压器阀侧套管故障分析

换流变压器阀侧套管是换流变压器在质量上的一个薄弱环节。根据换流变压器阀侧套管的结构,对若干阀侧套管故障实例进行了分析,发现主要的原因是套管制造工艺的缺陷所致。建议对目前的交接规程和运行维护规程进行必要的修订,如增加SF6气体泄漏成像仪检测、进行SF6密度继电器校验以及SF6气体微水和纯度的在线监测等。     

换流变压器阀侧套管选型技术

换流变压器阀侧套管承接着换流变压器阀侧出线内外绝缘,是支撑换流变压器长期稳定运行的核心元件.针对在运直流输电工程中阀侧套管发生的质量缺陷和现有行业标准的不足,通过调研目前国内直流输电工程3种典型绝缘结构换流变阀侧套管的技术要点,系统归纳了换流变阀侧套管的绝缘结构设计、耐热载流能力设计及绝缘材料选择、与阀侧引线对接配套、密封结构及机械强度设计、与阀厅封堵组合、户外端金具连接匹配等6项设备选型技术要点,提出了阀侧套管排产过程的品质控制针对性措施建议.相关研究成果指导了在建直流输电工程国产化换流变压器阀侧套管的选型应用.     

高压直流换流变压器油纸绝缘线性与非线性电场分析

换流变压器油纸绝缘材料的电导率受电场强度与温度的影响呈非线性变化。为研究材料非线性对换流变压器极性反转电场分布的影响,对油纸绝缘电导率的非线性变化规律进行了数值拟合,利用RC等效电路进行了计算与分析,并运用Elec Net有限元软件对一台±400 k V换流变压器网侧和阀侧绕组端部电场进行了仿真。计算与仿真结果表明非线性材料极性反转完成时油中最大电场强度为线性材料的78%,但稳态时油中电场强度是线性情况下的36倍。电导率的电场强度非线性会均化由温度梯度带来的电场梯度。最后根据计算与仿真结果提出绝缘的改进方向。     

换流变压器中典型平板油纸绝缘结构的油流带电特性

为研究换流变压器油纸绝缘结构在直流电压下的油流带电特性,在实验室内开展了直流电压下典型平板油纸绝缘结构油流带电特性的研究。试验研究结果表明:流速和外施电压对冲流电流的影响与温度有关;在无外施电压作用时,低温下冲流电流随流速呈线性增加、高温下呈幂函数关系增加。外施直流电压对冲流电流具有显著的影响,随外施直流电压的升高冲流电流呈先上升后下降的趋势,峰值电流处的电压随油流速度的提高而上升,随温度的升高而下降。对试验结果的理论分析表明:无外施电压时冲流电流与流速的关系特性受油流状态影响;当有外施直流电压作用时,电场作用下的迁移电流和泄漏电流共同决定了冲流电流的大小;温度通过影响油流状态、油纸绝缘中的电场分布和离子迁移率而影响油流带电特性。     

换流变压器阀侧试验对绝缘考核的有效性（上）

换流奕坟器阀侧出线装置是直流绝缘的关键部位。通过对这一部位的典型绝缘结构的电场强度计算，对各种试验的绝缘考核的有效性作出了评价，并提出了相应的改进意见。     

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。     

换流变压器网侧套管绝缘在线监测系统研究

针对高压直流输电系统中换流变网侧套管末屏结构,详细设计并实现了基于Windows操作平台的套管在线监测系统。该系统考虑了环境条件、电压采集、信号干扰等因素,全面监测套管的运行状态,以保证换流变设备的安全稳定运行。该系统已在贵广I回直流工程的安顺换流站成功应用。     

换流变压器阀侧试验对绝缘考核的有效性（下）

换流变压器阀侧试验对绝缘考核的有效性（下）文凯成王瑞珍（湖北省电力试验研究所，武汉４３００７７）４对现行试验标准的讨论４．１长时直流电压试验现行长时直流电压试验标准的试验电压值［６，７］是按额定电压（ＵＶＯ，Ｕｄ）计算的。文献［２］建议按最高运行电压...     

变压器油纸绝缘干燥过程中水分迁移规律与评估方法研究

本文仿真了水分在变压器油纸绝缘中的迁移规律,并基于频域介电谱法FDS（Frequency Domain Spectroscopy）实现了真空干燥法和真空油循环法水分干燥效果的有效评估,为变压器干燥状态诊断提供了理论支撑。     

110 kV变压器油纸绝缘套管不均匀绝缘受潮劣化分析

利用频域介电谱方法对油纸绝缘变压器套管的受潮特性进行了系统研究。从频域介电谱基础理论,对均匀与不均匀受潮的油纸绝缘模型的介电响应特性进行了分析。同时对现场油纸绝缘套管的频域介电谱测试诊断与应用进行了相关研究。提出了一种油纸绝缘设备内受潮均匀度评估方法。综合考虑均匀受潮与不均匀受潮时的介电响应特征,即油纸绝缘不均匀受潮时,曲线有明显损耗峰、波动等特征。并针对现场变压器套管展开频域介电谱测试与解体理化分析,进一步验证了理论模型,为现场变压器套管受潮评估提供了一种可靠的方法。     

不同类型变压器油的油纸复合绝缘空间电荷积聚与消散特性研究

在施加和撤去不同强度的直流电场下,研究了不同类型变压器油所构成的油纸绝缘体系空间电荷的积聚和消散特性.结果表明:与石蜡基变压器油相比,环烷基变压器油具有更高的环烷烃含量和适宜的芳烃含量,以及更高的电荷迁移速率,由它们构成的油纸绝缘体系在施加和撤去高压直流电场后,油纸之间电荷积聚量更小且更容易消散,从而有利于换流变压器中油纸绝缘材料中电荷的消散.     

变压器油纸绝缘系统中的空间电荷现象

特高压直流输电技术的发展对换流变压器绝缘系统的性能及安全稳定运行提出越来越高的要求,而空间电荷问题是影响和制约变压器油纸绝缘材料耐电强度,导致其老化和破坏的重要因素.针对换流变压器开展在交直流复合、极性反转等复杂电场作用下的空间电荷相关机理和试验研究具有重要的理论价值,而且对工程实际中的绝缘结构设计、材料制备与生产工艺亦具有指导意义.为此,针对近年来国内外油纸绝缘领域中有关空间电荷方面的研究成果和进展予以阐述和评价.在变压器油流注放电发展过程的数值仿真方面、国外学者通过数学、物理模型的建立,得到了随时间快速推移的场强与电荷浓度波峰、这是变压器油中流注发展的标志性现象.在电声脉冲法测量空间电荷方面,国内学者通过不同场强、湿度和老化程度下油纸绝缘介质中的空间特性,确定了载流子的类型、迁移率、陷阱深度、并引入量子化学方法计算得到油纸介质的分子能态密度、这是今后对微观与介观深入研究的重要方向.在复合电场条件下非线性与各向异性电场与空间电荷仿真方面、现有计算方法较为成熟.如何建市更为准确、完整的模型以得到更为符合实际的结果、则是今后的发展方向.     

基于时域介电谱法分析油纸绝缘变压器极化等效电路弛豫支路数

评估变压器油纸绝缘时,无论采用时域方法还是频域方法,都需要先建立变压器的油纸绝缘等效电路。基于电介质极化原理,变压器油纸绝缘等效电路大多采用扩展德拜模型,但往往很难直接确定该模型中弛豫机构的个数。本文提出了一种利用时域介电谱法确定弛豫机构个数的方法,即通过对变压器油纸绝缘去极化电流微分运算,得出时域介电谱,则谱线的峰点个数即为弛豫机构个数,从而建立变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路模型。本文详细介绍了时域介电谱的分析方法,并给出了实例验证该方法在确定变压器油纸绝缘等效电路模型中得可行性和合理性。     

基于局部放电图像特征的换流变压器油纸绝缘缺陷诊断方法

油纸绝缘缺陷问题直接影响换流变压器的运行安全,而实现换流变压器的绝缘诊断对保证直流输电系统正常运行具有重要意义,但由于换流变压器内部同时存在着交流和直流的叠加电场,放电特征与交流电压单独作用时具有明显区别,因此交流变压器缺陷诊断方法不一定适用于换流变压器,基于局部放电的n-q-?谱图信息,构建了灰度图像,提出了基于图像特征的换流变压器缺陷诊断方法,提取属于图像本身的颜色特征、形状特征及纹理特征构成原始特征空间,采用粗糙集理论对特征空间进行优化,通过人工神经网络分类器实现缺陷模式识别。同时搭建了交直流复合电压下5种油纸绝缘典型缺陷放电检测平台,获取不同缺陷放电n-q-?谱图,并构建识别图像,验证了基于图像特征的缺陷诊断方法在换流变压器交直流复合电压下的使用效果,并发现该方法可以有效实现换流变压器缺陷诊断。