交直流复合电场下换流变匝间放电发展过程的研究

发布时间：2017-11-24 13:12

  本文关键词：交直流复合电场下换流变匝间放电发展过程的研究

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【摘要】：换流变压器作为特高压直流输电系统中的核心设备,在直流输电系统中起着不可代替的重要作用。与交流变压器不同,换流变压器阀侧绕组长期承受交流、直流、交直流复合电场的作用,其油纸绝缘受到更为严酷的考验。匝间绝缘作为换流变压器绕组绝缘的薄弱环节,其运行可靠性受到高度重视,但目前关于换流变压器复合电压下匝间绝缘的局部放电特征以及油中水分含量、油温、不同油品对放电特性的影响尚不明朗。本文实验平台的搭建严格依照换流变压器的实际运行情况,针对换流变压器在出厂试验及运行中的匝间绝缘,研究了匝间模型在交直流复合电场下的局部放电发展过程。主要内容包括交直流复合电压对匝间局部放电的影响；变压器油中水分含量的改变对换流变匝间局部放电的影响；油温分别为80℃、50℃、20℃时换流变匝间局部放电情况；克拉玛依25号油、壳牌大雅纳S3号油对换流变匝间局部放电的影响。以上研究为油纸绝缘强度提供理论依据,为换流变压器油纸绝缘故障诊断打下基础。研究结果表明,随着交直流复合电压中直流分量的增加,放电相位由负半周期向正半周期偏离,放电起始电压和临近击穿电压升高,放电发展速度减慢,放电剧烈程度减少；各类特征气体交流电压下产气量明显高于交直流复合电压下产气量。起始电压交直流1/1复合电压比交流电压情况下高20%,交直流1/3复合电压比交流电压情况下高40%,交直流1/5复合电压比交流电压情况下高200%；临近击穿电压,交直流1/1复合电压比交流电压情况下高122.2%,交直流1/3复合电压比交流电压情况下高155.6%。交流电压下单位放电次数分别为交直流1/1、交直流1/3的12.9倍和20.65倍；交流电压下总放电量分别为交直流1/1、交直流1/3的46.6倍和49.5倍。C2H2交流电压下产气量为1/1复合电压的1.35倍,1/3复合电压的4.3倍。原因是复合电场中直流成分的增加使油纸界面积聚的同极性界面电荷形成的反向电场削弱了电极附近的电场强度,直流成份比例越高,油纸界面积聚的电荷密度越大,抑制放电进行。变压器油中水分含量的增加使得其放电程度变剧烈,放电次数增加,而放电随时间的发展比较平稳的上升,单位时间最大放电量一直维持在一定水平,起始电压和临近击穿电压都降低；随放电发展C2H6产气量差距最为明显。变压器油中水分含量26.9ppm时比油中水分含量9.8ppm时起始放电电压下降57.14%,临近击穿电压下降为62.5%。总放电量高水为低水的1.46倍。原因为界面电荷随油纸水分含量的增加呈现减小的趋势,油纸绝缘界面电荷密度下降,对直流电场的抑制作用下降,放电增强。变压器油温的升高使匝间放电的起始电压和临近击穿阶段电压降低,放电程度变剧烈,放电次数增加,放电量急剧增大,最大高达1500倍,.各类气体随温度的升高产量增大。变压器油温50℃时,起始放电电压降为油温20℃时的71.4%,临近击穿阶段电压与油温20℃时相近；油温80℃时,起始放电电压降为油温20℃时的57.1%,临近击穿阶段电压压降为油温20℃时的69.5%。油温80℃时放电发展加速,仅用四个实验阶段就击穿。放电重复率,油温80℃实验是油温50℃的40倍,是油温20℃的100倍。总放电量,油温80℃实验是油温20℃的1500倍,油温50℃实验是油温20℃的60倍。CH4和C2H2随温度的升高差距最为明显。原因为界面电荷密度随温度的上升呈现下降趋势,对电场的抑制作用减小,放电增强。变压器用克拉玛依25号油时起始放电电压和临近击穿电压都比壳牌大雅纳S3号油降低,放电程度更剧烈,单位放电次数和总放电量都增加,放电发展更迅速。变压器用克拉玛依25号油时,起始放电电压较壳牌大雅纳S3号变压器油降低为57.14%；临近击穿电压,克拉玛依25号油降低为62.5%。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1;TM41

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本文编号：1222355