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油纸绝缘油中电场光纤导入式测量技术研究

发布时间:2018-12-17 08:54
【摘要】:换流变压器的绝缘设计一直是特高压直流输电领域的关键问题之一。针对换流变压器油纸绝缘结构的设计,目前的研究多集中在不同运行工况下的电场仿真分析。但是,电场计算结果的有效性以及准确性缺乏有效的变压器油中电场实测数据的验证。密闭空间中的油纸绝缘结构油中电场的测量技术研究一直是难点。目前,尚且没有设备或传感器可以导入充油密闭设备内部开展电场测量。因此,本文开展了油纸绝缘结构油中电场光纤导入式测量技术的研究,以期为换流变压器油纸绝缘结构的自主优化设计、仿真方法的校验以及故障后的事故分析提供帮助。本文通过光纤导入的方式,利用克尔电光效应的原理,制定了油中电场光纤导入式测量方案,并依据方案研制了可用于测量油纸绝缘结构油中电场的测量装置。该测量装置主要包括:637nm半导体激光器、保偏光纤、准直器、起偏器、四分之一波片、检偏器、耦合器、多模光纤、光电探测器和传感器主体支架等组成部分。借助于保偏光纤和多模光纤,该电场测量装置可以导入密闭充油设备内部进行交直流复合电场测量。同时,该电场测量装置具有小尺寸,使用非金属材料的优点。该电场测量装置的传感器具有全封闭的结构,从而可以防止变压器油渗入传感器内部,避免传感器内的元器件被变压器油腐蚀或损坏。通过试验测试和测量误差分析,该电场测量装置测量油纸绝缘结构油中电场的灵敏度达到直流电场0.6kV/mm,交流电场0.2kV/mm。在修正电场计算公式之后,直流电场最大相对测量误差为4.08%,交流电场最大相对测量误差为0.28%。在完成油中电场光纤导入式测量装置的基础上,对其进行改进,提出了改进的电场测量装置的制作方案。
[Abstract]:The insulation design of converter transformer is one of the key problems in UHVDC transmission field. According to the design of oil-paper insulation structure of converter transformer, the current research focuses on the electric field simulation analysis under different operating conditions. However, the validity and accuracy of the electric field calculation results are lack of effective verification of the actual electric field data in transformer oil. It is always difficult to study the measurement technology of electric field in oil-paper insulating structure oil in closed space. At present, no equipment or sensor can be imported into the oil-filled airtight equipment to carry out electric field measurement. Therefore, this paper has carried out the research of the electric field fiber leading measurement technology in the oil of oil-paper insulation structure, in order to provide the help for the independent optimization design of oil-paper insulation structure of converter transformer, the verification of simulation method and the accident analysis after fault. Based on the principle of Kerr electrooptic effect and optical fiber introduction, the electric field in oil is measured by optical fiber. According to the scheme, a measuring device for measuring electric field in oil paper insulation structure oil is developed. The measuring device includes: 637nm semiconductor laser, polarization-maintaining fiber, collimator, polarizer, 1/4 wave plate, polarizer, coupler, multimode fiber, photodetector and sensor support. With the help of polarization maintaining fiber and multimode optical fiber, the electric field measuring device can be imported into the inner of the sealed oil filling equipment to measure the AC / DC composite electric field. At the same time, the electric field measuring device has the advantages of small size and non-metallic material. The sensor of the electric field measuring device has a completely closed structure, which can prevent transformer oil from infiltrating into the sensor and prevent the components in the sensor from being corroded or damaged by the transformer oil. Through test and error analysis, the sensitivity of electric field in oil paper insulating structure oil is 0.6 kV / mm and 0.2kV / mmmmm. After modifying the formula of electric field, the maximum relative measurement error of DC field is 4.08 and that of AC field is 0.28. On the basis of completing the electric field fiber-guided measuring device in oil, this paper improves it, and puts forward the plan of making the improved electric field measuring device.
【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】:2017
【分类号】:TM855

【参考文献】

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本文编号:2383984

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