換流變壓器是直流輸電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一,其運(yùn)行時(shí)閥側(cè)繞組附近絕緣需承受交直流疊加電壓作用,在此電壓下油紙絕緣內(nèi)部電場(chǎng)分布復(fù)雜,且油浸紙板內(nèi)部空間電荷積聚問(wèn)題嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于換流變壓器絕緣問(wèn)題已開展大量研究,且主要集中高溫與常溫。隨著我國(guó)直流輸電工程陸續(xù)在北方高寒地區(qū)建設(shè),換流變壓器將面臨低溫挑戰(zhàn),但有關(guān)低溫條件下?lián)Q流變壓器絕緣特性尚不明確,無(wú)法對(duì)換流變壓器絕緣設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行提供理論依據(jù),因此有必要開展低溫下油紙絕緣介電與擊穿特性研究。為研究低溫下水分對(duì)油紙絕緣介電特性的影響,在實(shí)驗(yàn)室開展了不同溫度及水分下變壓器油及油浸紙板電導(dǎo)率、相對(duì)介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量,結(jié)果表明:隨著溫度降低,變壓器油及油浸紙板電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì);水分對(duì)變壓器油相對(duì)介電常數(shù)與介質(zhì)損耗因數(shù)影響較小;而水分對(duì)油浸紙板的相對(duì)介電常數(shù)及介質(zhì)損耗因數(shù)影響明顯,溫度降低會(huì)明顯減弱水分對(duì)兩者的影響。為研究溫度及水分對(duì)油浸紙板空間電荷分布特性的影響,基于電聲脈沖法在實(shí)驗(yàn)室搭建高低溫空間電荷測(cè)量系統(tǒng),空間電荷測(cè)試結(jié)果表明:溫度及水分對(duì)油浸紙板空間電荷的遷移、積聚及消散影響較大,試樣內(nèi)部空間電荷隨溫度升高呈先上升后下降趨勢(shì)。為研究水分對(duì)油浸紙陷阱能級(jí)分布的影響,搭建等溫表面電位衰減試驗(yàn)平臺(tái),結(jié)果表明含水率增加可使油浸紙陷阱能級(jí)變淺,致使短路時(shí)空間電荷消散加快。為模擬不同溫度下油浸紙板空間電荷積聚特性,在雙極性電荷輸運(yùn)模型基礎(chǔ)上引入雜質(zhì)離子輸運(yùn)仿真,仿真結(jié)果表明:該模型可較好模擬油浸紙板空間電荷測(cè)量結(jié)果,其平均體電荷密度隨溫度變化趨勢(shì)與試驗(yàn)結(jié)果相一致。為研究復(fù)合電場(chǎng)下油紙絕緣低溫?fù)舸┨匦?在實(shí)驗(yàn)室搭建低溫?fù)舸┰囼?yàn)平臺(tái),開展了變壓器油、油浸紙、油紙復(fù)合絕緣擊穿特性研究,結(jié)果表明:隨著溫度降低,低含水率變壓器油擊穿場(chǎng)強(qiáng)呈上升趨勢(shì),高含水率變壓器油擊穿場(chǎng)強(qiáng)則呈先降低后升高的趨勢(shì);變壓器油擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨外施電壓直流含量增加呈下降趨勢(shì),且在常溫附近水分對(duì)其擊穿場(chǎng)強(qiáng)影響較大。油浸紙擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨外施電壓直流含量增加呈上升趨勢(shì),水分對(duì)高直流含量擊穿場(chǎng)強(qiáng)影響較大。隨著溫度的降低,低含水率油浸紙的低直流含量擊穿場(chǎng)強(qiáng)呈上升趨勢(shì),高直流含量擊穿場(chǎng)強(qiáng)呈下降趨勢(shì);而高含水率油浸紙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨溫度降低呈上升趨勢(shì)。油紙復(fù)合絕緣平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨外施電壓直流含量增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。根據(jù)以上研究結(jié)果,建立復(fù)合電場(chǎng)下油紙絕緣擊穿模型,其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果變化趨勢(shì)相一致,可為換流變壓器絕緣設(shè)計(jì)提供參考。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM855
【部分圖文】：

圖 1-1 交直流疊加電場(chǎng)下油紙復(fù)合絕緣擊穿電壓[73wn voltage of oil-paper insulation under AC-DC comb油紙絕緣電場(chǎng)分布已開展大量研究，然而關(guān)部電壓波形變化研究較少。油浸紙板的電阻浸紙板相對(duì)介電常數(shù)僅為變壓器油的 2 倍，的電壓波形不同于外施電壓波形。并且油和顯，以上因素均增加了交直流疊加電場(chǎng)下油于此方面研究仍處空白狀態(tài)。緣空間電荷特性的研究現(xiàn)狀運(yùn)行時(shí)其閥側(cè)繞組承受交直流疊加電場(chǎng)，直聚空間電荷，而空間電荷會(huì)使介質(zhì)內(nèi)部電場(chǎng)影響換流變壓器的可靠性及安全性。目前， 壓 力 波 擴(kuò) 展 法 （ Piezo-electric InducedIPWP ）、激光誘導(dǎo)壓力波擴(kuò)展法（ Laser IPP）、電聲脈沖法（Pulsed Electro-Acoustic，

第 2 章 試驗(yàn)平臺(tái)的搭建及試樣處理方法衰減，本文選用金屬鋁制作下電極。下電極中心電極兩方面：一是脈沖開關(guān)動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾聲波需要較長(zhǎng)的時(shí)間傳遞到 PVDF 傳感器，從而避開由于聲波在鋁電極中傳播時(shí)存在反射，測(cè)量時(shí)必須保號(hào)全部被 PVDF 接收后，下電極中多次反射的聲信號(hào)。此外，電極較厚可使聲波衰減增加，因此本文下電mm。下電極中 PMMA 吸音材料的聲阻抗與 PVDF 壓電在界面處的反射，提高測(cè)量精度。集及處理：聲信號(hào)經(jīng)壓電薄膜接收轉(zhuǎn)為電信號(hào)，再經(jīng)采集記錄。本文基于 LabVIEW 平臺(tái)開發(fā)了空間電荷位機(jī)操作界面如圖 2-5 所示。

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文用 LabVIEW 內(nèi)置 visa 模塊通過(guò)以太網(wǎng)與示波器橫縱坐標(biāo)檔、耦合方式、延時(shí)等參數(shù)設(shè)定，并且及儲(chǔ)存路徑。根據(jù)測(cè)量間隔，上位機(jī)將測(cè)量數(shù)據(jù)以件夾。脈沖法獲得的測(cè)量信號(hào)不能真實(shí)反映空間電荷分電容與放大器前置阻抗構(gòu)成“高通濾波電路”，”現(xiàn)象；另一方面聲信號(hào)在試樣中傳播存在衰減上、下電極處信號(hào)求取衰減及色散系數(shù)構(gòu)建衰減。而聲波在油浸紙板中衰減過(guò)大，導(dǎo)致求取恢復(fù)號(hào)出現(xiàn)明顯的振蕩現(xiàn)象。因此，本文僅針對(duì)過(guò)沖現(xiàn)恢復(fù)軟件同樣是基于 LabVIEW 平臺(tái)開發(fā)，如圖 積技術(shù)對(duì)信號(hào)過(guò)沖現(xiàn)象進(jìn)行恢復(fù)，本文利用 3kV傳遞函數(shù)，并以此恢復(fù)相同試樣的其他測(cè)量信號(hào)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行單位標(biāo)定，并根據(jù)恢復(fù)的空間電。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2837918