换流变压器瞬态电场及绝缘材料特性研究

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1、摘要对于距离很远或容量容量较大的输电网络以及电力系统的联网，高压直流输电技术有着巨大优势。因此，世界各个国家都将对直流输变电技术进行开发研究及应用。中国在1980年开始就对高压直流输电进行了深入的研究探索。并且，在1990年国内科研机构和电力专家对我国的高压直流输变电技术有了突破性的研究成果。经过二十年的发展，国内直流输电系统已经从±500kV发展到±800kV的世界最高水平的输电系统。直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站组成，而交直流变换的关键设备就是换流变压器。将不同绝缘油或绝缘纸用在换流变压器中，研究其各绕组间的瞬态电场的分布规律，即掌握处于长时直流电压和极性反转电压

2、时换流变的电场分布规律。本文采用频域介电谱法（Frequencydomainspectroscopy，FDS）。利用宽频介电阻抗谱仪对于植物油、矿物油及绝缘纸材料绝缘特性的两个主要参数（相对介电常数和电导率）在不同条件下（频率和温度）进行测量，本文根据国内某变压器厂商提供的换流变压器参数，设计模拟±500kV换流变端部绕组仿真模型。本文对绝缘材料进行实验测试，得到相应的绝缘特性数据，在此基础上对换流变的主绝缘进行有限元分析。为了得到实际换流变压器在极性反转发生的瞬间的电场变化规律，本文主要就反转时间以及材料的电气特性的改变来研究电场分布的变化。结果表明，样品绝缘材料特性与温度

3、、频率有关，并且瞬态极性反转电场分布与绝缘材料特性有关。以上相关的实验及研究对于国内换流变压器的绝缘设计和改良提供了参考依据。关键词：换流变压器极性反转电场绝缘材料特性油纸绝缘IAbstractHighvoltagedirectcurrent(HVDC)transmissiontechnologyhasgreatadvantagesforthetransmissionnetworkwithfardistanceorlargecapacitycapacityandtheinterconnectionofpowersystems.Therefore,allcountriesint

4、heworldwillcarryoutresearchandapplicationofDCtransmissionandtransformationtechnology.Chinabeganin-depthresearchandExplorationonHVDCtransmissionin1980.Moreover,in1990,domesticscientificresearchinstitutionsandpowerexpertshavemadebreakthroughsintheresearchanddevelopmentofHVDCtransmissionandtra

5、nsformationtechnologyinChina.Aftertwentyyearsofdevelopment,thedomesticHVDCtransmissionsystemhasdevelopedfrom±500kVtotheworld'shighestleveltransmissionsystemof±800kVHVDCtransmissionsystemconsistsofrectifierstation,DClineandinverterstation,andthekeyequipmentofAC/DCconverterisconvertertransfor

6、mer.Thedistributionlawoftransientelectricfieldbetweendifferentwindingsisstudiedbyusingdifferentinsulatingoilorinsulatingpaperintheconvertertransformer,thatis,tomasterthedistributionlawoftheelectricfieldinthechangeofthelongtimeDCvoltageandthepolarityreversalvoltage.Inthispaper,frequencydomai

7、nspectroscopy(FDS)isused.Twomainparameters(relativedielectricconstantandelectricalconductivity)ofinsulationpropertiesofplantoil,mineraloilandinsulatingpapermaterialsaremeasuredunderdifferentconditions(frequencyandtemperature)bythebroadbanddielectricresis