本文關(guān)鍵詞：溫度梯度下?lián)Q流變壓器套管絕緣特性分析

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【摘要】：換流變壓器套管是高壓直流輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，用于換流變電站中換流變壓器與半導(dǎo)體閥廳、輸電線路之間的電氣連接、支撐以及對(duì)地絕緣。絕緣破壞是換流變壓器套管在運(yùn)行中發(fā)生故障的主要原因，這是因?yàn)樵趶?qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下，很容易引起換流變套管局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高，從而導(dǎo)致絕緣介質(zhì)的電擊穿和絕緣損壞。因此，需對(duì)換流變壓器套管在不同工況運(yùn)行中的電場(chǎng)強(qiáng)度分布進(jìn)行計(jì)算和分析，找出套管中最高場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)以及發(fā)生擊穿和絕緣破壞的根本原因。 本文以±600kV換流變壓器套管為研究對(duì)象，利用有限元法計(jì)算套管在不同類型試驗(yàn)電壓作用下的電場(chǎng)分布，分析套管絕緣性能。首先在不考慮溫度梯度影響下對(duì)套管在交流、直流和極性反轉(zhuǎn)電壓激勵(lì)下的電場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明：換流變壓器套管在交流電壓下電場(chǎng)呈容性分布，且在主絕緣環(huán)氧樹脂內(nèi)較為集中；在直流電壓作用下電場(chǎng)呈阻性分布，且在SF6氣體內(nèi)較為集中；直流電場(chǎng)下介質(zhì)中積累的自由電荷會(huì)導(dǎo)致極性反轉(zhuǎn)時(shí)套管內(nèi)電場(chǎng)的畸變，對(duì)套管絕緣造成極大威脅。 在高電壓等級(jí)下，換流變壓器套管會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，即套管熱絕緣。本文計(jì)算了套管在額定3600A電流工況下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的溫度分布。計(jì)算得到換流變壓器套管在徑向上溫度由內(nèi)到外呈現(xiàn)梯度分布；在軸向上呈現(xiàn)兩端低、中間高的趨勢(shì)，最高溫度出現(xiàn)在環(huán)氧樹脂頂部導(dǎo)電桿附近。且當(dāng)絕緣介質(zhì)溫度升高時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響其電阻率值，從而影響套管電場(chǎng)分布，，引起絕緣問(wèn)題。 溫度梯度改變了換流變壓器套管絕緣介質(zhì)的徑向電阻率，使得靠近外絕緣處電場(chǎng)強(qiáng)度增大。針對(duì)溫度因素對(duì)套管內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度分布的影響，計(jì)算并分析了溫度梯度下套管直流以及極性反轉(zhuǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度分布。這對(duì)換流變壓器直流套管的研制，以及高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展都具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。結(jié)果表明：溫度梯度會(huì)引起電阻率的變化進(jìn)而影響場(chǎng)強(qiáng)的變化，最終導(dǎo)致絕緣層外表面?zhèn)闳垢浇膱?chǎng)強(qiáng)畸變。因此，對(duì)傘裙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需謹(jǐn)慎考慮。而且溫度的冷熱不均會(huì)使換流變壓器套管內(nèi)部局部電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生畸變，更易造成絕緣破壞。
【關(guān)鍵詞】：高壓直流輸電 換流變壓器套管 絕緣破壞 極性反轉(zhuǎn) 溫度梯度
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM721.1;TM216.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景與意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容13-14
• 第2章 直流套管電場(chǎng)理論及計(jì)算14-21
• 2.1 電場(chǎng)計(jì)算數(shù)學(xué)模型14-18
• 2.1.1 電場(chǎng)基本方程14-16
• 2.1.2 電場(chǎng)定解條件16-17
• 2.1.3 電介質(zhì)中的電荷弛豫現(xiàn)象17-18
• 2.2 典型雙層介質(zhì)絕緣系統(tǒng)交、直流電場(chǎng)計(jì)算18-19
• 2.3 電場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法19-21
• 第3章 常溫下?lián)Q流變壓器套管絕緣分析21-32
• 3.1 ±600kV直流套管電場(chǎng)有限元計(jì)算模型21-24
• 3.1.1 直流套管電場(chǎng)有限元計(jì)算模型21-23
• 3.1.2 直流套管電場(chǎng)有限元計(jì)算網(wǎng)格劃分23-24
• 3.2 直流套管電場(chǎng)有限元計(jì)算邊界條件24-25
• 3.2.1 直流套管的邊界條件24
• 3.2.2 直流套管電場(chǎng)計(jì)算激勵(lì)電壓確定24-25
• 3.3 直流套管交、直流電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及分析25-27
• 3.4 套管極性反轉(zhuǎn)電場(chǎng)計(jì)算及分析27-31
• 3.4.1 計(jì)算電壓及步長(zhǎng)27-28
• 3.4.2 極性反轉(zhuǎn)電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果28-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第4章 套管溫度場(chǎng)計(jì)算分析32-41
• 4.1 傳熱基本定律32-35
• 4.1.1 套管中的發(fā)熱和散熱過(guò)程32-34
• 4.1.2 熱傳導(dǎo)控制方程34
• 4.1.3 邊界條件34-35
• 4.2 換流變壓器套管熱源計(jì)算35-37
• 4.2.1 套管金屬部位焦耳發(fā)熱計(jì)算36
• 4.2.2 套管介質(zhì)損耗計(jì)算36-37
• 4.3 ±600kV換流變壓器套管溫度場(chǎng)計(jì)算37-40
• 4.3.0 套管溫度計(jì)算有限元模型37-39
• 4.3.1 直流套管溫度計(jì)算邊界條件39
• 4.3.2 直流套管溫度計(jì)算結(jié)果39-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 溫度梯度下?lián)Q流變壓器套管電場(chǎng)分析41-49
• 5.1 直流套管和交流套管的區(qū)別41
• 5.2 溫度梯度下套管電場(chǎng)分析41-48
• 5.2.1 溫度梯度下套管直流電場(chǎng)分析42-44
• 5.2.2 溫度梯度下套管極性反轉(zhuǎn)電場(chǎng)分析44-48
• 5.3 本章小結(jié)48-49
• 第6章 結(jié)論49-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 在學(xué)研究成果53-54
• 致謝54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1010847