谐波分量对换流变压器油纸绝缘沿面放电及失效模型的影响研究

发布时间：2020-04-14 03:54

【摘要】：换流变压器内部油纸绝缘结构承受的电压波形包含交流电压、直流电压分量以及大量谐波电压分量,其绕组油纸绝缘电场分布与普通电力变压器相比具有显著差异。谐波分量的存在严重威胁绕组油纸绝缘的绝缘特性。目前关于其绕组油纸绝缘的研究没有关注谐波分量的作用,缺乏相应的特性研究,本文针对换流变压器绕组油纸绝缘开展了存在谐波分量情况下沿面放电特性、短时电压耐受特性以及多变量失效模型的研究。论文主要内容如下:(1)开展了存在谐波电压下油纸绝缘沿面放电特性试验研究,获取了不同谐波含量及相位下油纸绝缘的沿面放电试验数据,并对其进行了统计分析,揭示了谐波含量、次数及相位对油纸绝缘沿面放电的影响规律。结果表明,谐波含量对油纸沿面放电起始放电电压影响较小,但是谐波含量会严重影响油纸绝缘沿面放电最大放电量及重复率,谐波相位严重影响油纸绝缘沿面放电图谱位置。谐波电压分量的存在会使得油纸绝缘沿面放电更为剧烈。(2)对油纸绝缘模型的短时电压耐受特性进行了试验研究,获得了不同试验电压波形下油纸绝缘击穿电压试验数据,与理论模型的分析结果相互印证。试验结果表明,谐波含量对油纸绝缘击穿电压具有显著影响,谐波含量的增加导致油纸绝缘击穿电压显著下降,而谐波相位对油纸绝缘击穿电压影响不大。(3)研究了在谐波电压分量下油纸绝缘的电老化试验特性。通过试验,获得了不同试验电压波形下的油纸绝缘失效时间及击穿电压,并利用威布尔分布函数对试验数据进行了处理。结果表明,油纸绝缘失效数据服从威布尔分布,油纸绝缘电压耐受能力随着谐波含量的升高显著降低,耐压时间越久谐波因素的影响越显著,主要是由于谐波分量使沿面局部放电更为剧烈,导致油纸绝缘寿命严重缩短。(4)建立了考虑谐波含量及电场强度的油纸绝缘多变量Weibull失效模型。采用多元回归分析方法计算失效模型参数,得出计及电场强度、谐波含量与油纸绝缘失效时间之间的函数关系。利用两种假设检验方法对该模型的准确性进行了检验,结果表明该模型能够对油纸绝缘的电老化寿命进行有效预测。
【图文】：

换流变压器,工作原理图,谐波电压

用仿真软件对±800kV 换流变压器的阀侧电压波形进行仿真分析，交直流电压之外，还含有大量的谐波电压分量[9]，尤其是 3、5 及量，均在 0-50%之内，即使谐波含量较小为百分之几，但是由于直流较高，其谐波含量也会高达几十千伏左右，谐波电压含量的存在不针对换流变压的研究并没有考虑到谐波电压分量的影响。此，针对谐波电压分量作用下换流变压器油纸绝缘沿面局部放电特耐受特性及绝缘失效开展研究，揭示谐波电压分量在换流变压器油失效特性方面的负面作用，可以有效解决换流变压器绝缘故障诊断问题，对换流变压器绝缘结构设计等方面提供技术及数据支持。同换流变压器绝缘故障率，提高其运行可靠性。国内外研究现状直流输电工程中，为了将交流电压转换为直流电压，直接将晶闸管相连[10]，其中双桥 12 脉动换流变压器的原理图如下所示。

换流变压器,压波

图 1.2 实测换流变压器上电压波形Fig.1.2 Measured voltage waveform of converter transformer1 油纸绝缘沿面局部放电特性研究现状目前对换流变压器波形实测及仿真验证可以发现其承受多种复杂电压的，，其中主要成分是交流、直流电压，其他成分中含有大量的谐波电压分十分缺乏复杂电压下的沿面局部放电特性方面研究，采用的电压波形仅、直流电压的作用，并没有考虑谐波分量的作用。当沿面放电发生后，分布受交流分量影响大，相位分布与纯交流电压下局部放电相位特征相电极模型下沿面局部放电起始电压与电压类型、交直流复合电压各分量无明显关系，直流电压分量只是为各相位发生放电提供了基础，而交流了电相位分布[13-15]。目前，国内外主要总结了交直流复合电压下油纸放局部放电脉冲特征规律，并分析了其放电机理，对其做了大量的仿真和。研究结果显示，交直流复合电压下的油纸绝缘放电与交流和直流下局比，其放电特点明显不同。国外方面，文献[18-20]开展了直流电压下对
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM855

【参考文献】