换流变压器内部电场分析及油纸绝缘试验系统设计

论文摘要

换流变压器是特高压直流输电系统中的重要设备之一,其运行可靠性直接影响整个系统的安全运行。运行中的换流变压器除承受交流电压、雷电冲击和操作过电压外,还要承受直流、交流叠加直流及极性反转电压的作用。在这些电压作用下,变压器内部电场分布、绝缘材料击穿特性、空间电荷的积聚与分布等都与普通变压器存在很大的差异,并导致换流变压器内部绝缘的异常放电与击穿。为了计算换流变压器阀侧绕组端部电场分布,建立了油纸绝缘结构的电路模型。在分析阀侧绕组励磁电压类型的基础上,利用有限元分析法计算了在交流、直流、交直流叠加和极性反转电压作用下的电场分布,并总结电场分布规律。结果表明,换流变压器阀侧绕组电场分布既有其规律性又有其复杂性,在直流电场作用下的阻性电场分布将导致纸板中的电场集中;而交流电场作用下的容性电场分布将导致变压器油中的电场集中;在极性反转过程中由于空间电荷的存在,油中承担了较高的电压。为进一步研究油纸绝缘结构的击穿特性,本文分别对极性反转试验系统和交直流叠加试验系统进行了设计,并搭建了一套试样预处理系统,最后通过试验对油纸绝缘中空间电荷的松弛时间进行了研究。该研究可为换流变压器绝缘设计及高压直流输电设备试验提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景、目的及意义
• 1.2 直流输电工程
• 1.2.1 直流输电工程的系统构成
• 1.2.2 直流输电工程的优缺点
• 1.3 换流变压器
• 1.3.1 换流变压器的特点
• 1.3.2 换流变压器的试验方法
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 换流变压器承受电压分析
• 2.1 基本换流单元
• 2.2 阀侧绕组电压仿真
• 2.2.1 纯阻性负载
• 2.2.2 阻容耦合负载
• 2.3 换流变压器所承受的暂态过电压
• 2.4 本章小结
• 第3章 换流变压器阀侧绕组电场分析
• 3.1 电磁场基本理论
• 3.2 有限元法基本原理
• 3.3 仿真模型建立
• 3.4 仿真结果
• 3.4.1 直流电压作用下的电场分布
• 3.4.2 工频交流电压下的电场分布
• 3.4.3 交流叠加直流电压下的电场分布
• 3.5 本章小结
• 第4章 极性反转电压下的电场分析
• 4.1 反转电压分析
• 4.2 模型建立与电路分析
• 4.2.1 拉普拉斯电路计算
• 4.2.2 软件仿真与分析
• 4.3 极性反转电场分布
• 4.4 本章小结
• 第5章 油纸绝缘试验系统设计
• 5.1 油纸绝缘试验项目
• 5.2 极性反转试验系统设计
• 5.2.1 电路原理
• 5.3 交流叠加直流高压试验系统设计
• 5.3.1 设计原理
• 5.3.2 试验电路软件仿真
• 5.4 试样及预处理工艺
• 5.4.1 试验模型及电极系统
• 5.4.2 试样的脱气与脱水
• 5.4.3 松弛时间的确定
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢