换流变压器高压直流套管电场分析与绝缘问题研究

论文摘要

本文简要阐述直流输电的目的和意义,换流变压器是高压直流输电中的关键设备之一,它与电力变压器的主要区别及关键技术在绝缘结构上,产品在试验和运行中故障率最高的是绝缘故障,而换流变压器的故障多数情况下都是在极性反转时发生的。高压套管本身并不昂贵,但其运行的可靠性和运行维护对与其配套的换流变压器的正常运行却十分重要。因此从这两方面分析换流变压器绝缘问题是十分必要的。本文在极性反转电压下的理论分析的基础上,分析不同激励下端部电场的分布特征以及在极性反转时换流变压器油纸复合绝缘电场的分布特征,同时也将对平行板电场和轴对称电场在极性反转电压下的电场分布特征进行探讨,并在此基础上提出极性反转情况下瞬态电场的有限元计算方法。并且分析介质的电阻率和极性变换对内绝缘设计的影响,研究电导率、温度和场强分布的关系,以及内绝缘结构、材料对外绝缘的直流电场分布的影响。本文着重对直流输电设备及平波电抗器用的直流套管的电场计算及内、外绝缘结构的设计进行研究,论述介质的介电常数、极性变换和周围绝缘材料对内绝缘电容芯子直流电场分布的影响,综述高压直流套管的特点,论述电场计算方法和套管设计方案,着重对电容芯子的重要参数(如:各层极板长度、各层极板半径和各层极板绝缘厚度等)的计算进行研究,并应用FORTRAN编程开发直流套管电容芯子设计的软件。本文还对污闪产生的原因、条件及其危害进行论述,通过对高压直流套管的外绝缘闪络现象的分析,从而提出具体防污的措施,对高压直流套管的外绝缘设计中的上瓷件和下瓷件的设计进行初步的研究探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.1.1 高压直流输电概述
• 1.1.2 直流输电的技术优势
• 1.2 换流变压器绝缘关键问题的研究意义
• 1.2.1 极性反转时换流变压器内部电场分析的研究意义
• 1.2.2 高压套管的研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 极性反转时换流变压器内部电场分析的研究现状
• 1.3.2 高压直流套管的研究现状
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第二章 换流变压器电场分析
• 2.1 极性反转电压下的理论分析
• 2.2 不同激励作用下端部电场的分布特征
• 2.3 极性反转时油纸复合绝缘中的电场分布
• 2.3.1 电阻率的取值
• 2.3.2 平行板电场
• 2.3.3 轴对称复杂场
• 2.4 极性反转下瞬态场的有限元计算方法
• 2.4.1 建立数学模型
• 2.4.2 边界值问题
• 2.4.3 初始电压问题
• 2.4.4 介质的电阻率和极性变换对内绝缘设计的影响
• 2.4.5 内绝缘结构、材料对外绝缘的直流电场分布的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 高压直流套管内绝缘设计
• 3.1 概述
• 3.1.1 高压电容套管简述
• 3.1.2 高压套管的电气性能
• 3.2 电容套管的设计原理
• 3.2.1 电容套管电气计算
• 3.2.2 设计参数的选择
• 3.2.3 电容极板长度的计算
• 3.2.4 极板半径的计算
• 3.2.5 电容芯子体积的近似计算
• 3.2.6 优化设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 高压直流套管外绝缘设计
• 4.1 外绝缘设计的决定因素——污秽层
• 4.1.1 污闪产生的原因及条件
• 4.1.2 污闪的危害
• 4.1.3 直流套管外绝缘闪络现象分析
• 4.2 防污措施
• 4.2.1 RTV的主要特性
• 4.2.2 外绝缘用瓷且外涂RTV（室温硫化硅橡胶）
• 4.3 上瓷件的设计
• 4.4 下瓷件的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢