复合电场下油纸绝缘低温介电与击穿特性研究

发布时间：2020-10-12 08:53

　　 换流变压器是直流输电系统的核心设备之一,其运行时阀侧绕组附近绝缘需承受交直流叠加电压作用,在此电压下油纸绝缘内部电场分布复杂,且油浸纸板内部空间电荷积聚问题严重。国内外学者关于换流变压器绝缘问题已开展大量研究,且主要集中高温与常温。随着我国直流输电工程陆续在北方高寒地区建设,换流变压器将面临低温挑战,但有关低温条件下换流变压器绝缘特性尚不明确,无法对换流变压器绝缘设计和安全运行提供理论依据,因此有必要开展低温下油纸绝缘介电与击穿特性研究。为研究低温下水分对油纸绝缘介电特性的影响,在实验室开展了不同温度及水分下变压器油及油浸纸板电导率、相对介电常数、介质损耗因数的测量,结果表明:随着温度降低,变压器油及油浸纸板电导率呈下降趋势;水分对变压器油相对介电常数与介质损耗因数影响较小;而水分对油浸纸板的相对介电常数及介质损耗因数影响明显,温度降低会明显减弱水分对两者的影响。为研究温度及水分对油浸纸板空间电荷分布特性的影响,基于电声脉冲法在实验室搭建高低温空间电荷测量系统,空间电荷测试结果表明:温度及水分对油浸纸板空间电荷的迁移、积聚及消散影响较大,试样内部空间电荷随温度升高呈先上升后下降趋势。为研究水分对油浸纸陷阱能级分布的影响,搭建等温表面电位衰减试验平台,结果表明含水率增加可使油浸纸陷阱能级变浅,致使短路时空间电荷消散加快。为模拟不同温度下油浸纸板空间电荷积聚特性,在双极性电荷输运模型基础上引入杂质离子输运仿真,仿真结果表明:该模型可较好模拟油浸纸板空间电荷测量结果,其平均体电荷密度随温度变化趋势与试验结果相一致。为研究复合电场下油纸绝缘低温击穿特性,在实验室搭建低温击穿试验平台,开展了变压器油、油浸纸、油纸复合绝缘击穿特性研究,结果表明:随着温度降低,低含水率变压器油击穿场强呈上升趋势,高含水率变压器油击穿场强则呈先降低后升高的趋势;变压器油击穿场强随外施电压直流含量增加呈下降趋势,且在常温附近水分对其击穿场强影响较大。油浸纸击穿场强随外施电压直流含量增加呈上升趋势,水分对高直流含量击穿场强影响较大。随着温度的降低,低含水率油浸纸的低直流含量击穿场强呈上升趋势,高直流含量击穿场强呈下降趋势;而高含水率油浸纸的击穿场强随温度降低呈上升趋势。油纸复合绝缘平均击穿场强随外施电压直流含量增加呈先升高后下降的趋势。根据以上研究结果,建立复合电场下油纸绝缘击穿模型,其计算结果与试验结果变化趋势相一致,可为换流变压器绝缘设计提供参考。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM855
【部分图文】：

图 1-1 交直流叠加电场下油纸复合绝缘击穿电压[73wn voltage of oil-paper insulation under AC-DC comb油纸绝缘电场分布已开展大量研究，然而关部电压波形变化研究较少。油浸纸板的电阻浸纸板相对介电常数仅为变压器油的 2 倍，的电压波形不同于外施电压波形。并且油和显，以上因素均增加了交直流叠加电场下油于此方面研究仍处空白状态。缘空间电荷特性的研究现状运行时其阀侧绕组承受交直流叠加电场，直聚空间电荷，而空间电荷会使介质内部电场影响换流变压器的可靠性及安全性。目前， 压 力 波 扩 展 法 （ Piezo-electric InducedIPWP ）、激光诱导压力波扩展法（ Laser IPP）、电声脉冲法（Pulsed Electro-Acoustic，

第 2 章 试验平台的搭建及试样处理方法衰减，本文选用金属铝制作下电极。下电极中心电极两方面：一是脉冲开关动作时会产生很强的电磁干扰声波需要较长的时间传递到 PVDF 传感器，从而避开由于声波在铝电极中传播时存在反射，测量时必须保号全部被 PVDF 接收后，下电极中多次反射的声信号。此外，电极较厚可使声波衰减增加，因此本文下电mm。下电极中 PMMA 吸音材料的声阻抗与 PVDF 压电在界面处的反射，提高测量精度。集及处理：声信号经压电薄膜接收转为电信号，再经采集记录。本文基于 LabVIEW 平台开发了空间电荷位机操作界面如图 2-5 所示。

哈尔滨理工大学工学博士学位论文用 LabVIEW 内置 visa 模块通过以太网与示波器横纵坐标档、耦合方式、延时等参数设定，并且及储存路径。根据测量间隔，上位机将测量数据以件夹。脉冲法获得的测量信号不能真实反映空间电荷分电容与放大器前置阻抗构成“高通滤波电路”，”现象；另一方面声信号在试样中传播存在衰减上、下电极处信号求取衰减及色散系数构建衰减。而声波在油浸纸板中衰减过大，导致求取恢复号出现明显的振荡现象。因此，本文仅针对过冲现恢复软件同样是基于 LabVIEW 平台开发，如图 积技术对信号过冲现象进行恢复，本文利用 3kV传递函数，并以此恢复相同试样的其他测量信号对测量信号进行单位标定，并根据恢复的空间电。
【参考文献】

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本文编号：2837918