摘要：以环烷基变压器油(N油)和石蜡基变压器油(P油)为研究对象,实测得到直流和极性反转电压下油纸绝缘空间电场和界面电荷动态过程。结果表明:恒定直流电压下,P油和N油纸界面电荷积聚速率和量值存在明显差别,P油油纸界面电荷积聚量为N油的0.86倍,电荷积聚速率小于N油的30%;极性反转电压下,极性反转时间对这两种油纸界面电荷动态特性影响较大,当极性反转时间1s时第一次极性反转后电场强度P油为N油的0.54倍,而当极性反转时间120s时P油为N油的1.65倍。从不同于理化特性、电气参数等传统性能指标的角度揭示了石蜡基油和环烷基油对油纸绝缘空间电场时空分布的影响机制,即不同品类变压器油中载流子迁移特性不同,导致油纸界面电荷分布形态出现不同规律。该文研究成果可为换流变压器设计时合理选用变压器油、校核优化绝缘结构提供新的思路方法和指导依据。

摘要：高压直流输电系统出现潮流反转或电压陡变情况,换流变压器的油纸绝缘会承受极性反转电压,往往容易造成绝缘失效。为研究此过程中油纸绝缘界面电荷特性,利用静电容探头法测量了极性反转过程和电压陡变条件下油纸沿面绝缘结构界面电荷密度的变化。发现了油纸界面电荷能加强外施电压极性反转时刻的瞬态电场,加强程度与积聚的界面电荷密度成正比;油纸沿面绝缘结构和平行绝缘结构的界面电荷积聚时间差异显著,极性反转过程中会强化电场分布的不均匀程度;建议采用CIGRE推荐电压陡变波形(反转时间<2 ms)作为对换流变压器出厂试验的考核。这些结论对改善换流变压器的绝缘设计和提高其运行维护可靠性有重要意义。

摘要：基于电荷–电位有限元法分析换流变压器的油纸绝缘结构极性反转电场,该方法可以直接得到节点电位和节点电荷。对各个时刻节点电荷进行处理,提出得到电荷密度的方法。通过提取一类边界上的节点面电荷密度,可以准确地计算出第一类边界上的法向电场强度,从而可以更好地指导绝缘强度设计。通过一个有解析解的双层有损同轴绝缘结构模型,验证了方法的有效性。最后,分析了一个换流变压器阀侧绕组典型绝缘结构的极性反转电场变化过程。

摘要：直流电缆附件是直流输电系统的薄弱环节,为研究非线性电导对极性反转电压下电缆附件硅橡胶绝缘电荷积聚特性的影响,通过添加SiC颗粒制备具有非线性电导的硅橡胶复合材料试样,利用三电极法和表面电位测量系统获得试样的电导率和表面电荷特性。实验结果表明:由于试样中SiC晶粒的晶格振动引起载流子晶格散射,高温会造成试样电导率降低;试样表面电荷平面分布特性表明,电晕电压极性反转后,平板试样内部残留的原极性电荷与表面的异极性电荷提高了局部电场强度,使试样的电导率升高,加速了表面电荷向试样内部迁移和异极性电荷中和过程,抑制了表面电荷的积聚。

摘要：极性反转是换流变压器运行中一种特殊的工作状态，此时绕组承受交、直流耦合电场的作用，其中直流电场为非线性、各向异性场．首先分析了极性反转的物理过程及该电场的数值算法；然后针对直流电场的各向异性，应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ法建立了该电场的有限元模型，并应用以上工作计算了４种典型的换流变压器绕组端部绝缘中极性反转电场的分布．通过对计算结果的分析，得出了一些具有实用意义的结论．

摘要：油纸绝缘系统的空间电荷效应将畸变绝缘介质内部的电场,进一步影响其老化和击穿等电气特性。在直流电场、复合电场及极性反转等复杂工况下,换流变压器内绝缘系统的空间电荷效应将更为突出。基于双极性电荷输运模型,通过数值模拟方法探究绝缘材料厚度、老化状态和极性反转等关键因素对空间电荷效应的影响。研究表明,绝缘纸厚度的变化不改变空间电荷密度曲线中正/负电荷区的极性偏移特性,但厚度变小缩短或消除了零电荷区;绝缘纸老化程度的加深,其电荷陷阱及深陷阱数目均会增多,这一方面加强了空间电荷效应的极性偏移,另一方面使得正电荷区呈变小趋势,从而使绝缘纸内电场畸变加剧;极性反转工况下,绝缘纸中陷阱电荷的脱陷或复合均需一定的时间滞后,使得净空间电荷密度曲线的负/正电荷区呈现初值不对称和沿介质厚度方向分布均不对称的特征,致使绝缘纸内部电场畸变愈发严重。研究结果可以为换流变压器油纸绝缘设计与防护提供参考。

摘要：特高压换流变阀侧套管承受混合电压,电场分布十分复杂。采用ANSYS软件仿真分析了特高压换流变阀侧套管在极性反转下的电场分布情况。计算得到了主要介质达到直流稳态的时间常数和最大场强值以及沿伞群的电场分布。计算结果表明:直流稳态后反转的电场要高于极性反转试验中的电场。在介质的分界处,伞群电场有最大值。分析结果为换流变压器阀侧套管的极性反转试验以及设计制作提供了科学的依据。

摘要：基于传统变压器的绝缘设计并未考虑油纸绝缘的非线性特性,采用有限元法将电磁场、温度场等多物理场进行耦合仿真计算,重点研究油纸复合绝缘的电导率随温度非线性变化时,换流变压器阀侧绕组端部暂态电场分布的规律和特征,以及油、纸板电导率比值对阀侧电场的影响。结果表明:考虑温度电导率非线性特性时,换流变压器阀侧端部的电场分布更加集中,畸变现象更明显,且随着电导率比值的增大,阀侧绕组端部的等位线分布越来越密集,高场强值集中在阀侧绕组端部绝缘纸板之间的油隙中。所提研究为变压器绝缘设计提供技术支持。

摘要：±800 kV换流变压器出线套管,是一个结构复杂的绝缘系统。在试验与运行中,套管要承受不同形式电压的作用。特别在直流极性反转的情况下,套管尾部结构复杂,电场十分集中,易发生油中闪络或击穿放电,严重威胁特高压换流变压器的安全运行。应用有限元法,仿真计算了±800 kV换流变压器出线套管尾部的电场分布,计算结果表明:在极性反转试验中,套管尾部电场分布不均匀,且不同时刻、套管尾部电场分布及各关键位置的场强变化呈现线性特性。进一步分析得知:在套管设计中,不仅要考虑正负极性反转试验电压下的稳态电场分布,还应重视极性反转过程中暂态电场与界面空间电荷效应,以便留有足够的裕度,避免在极性反转试验时套管损坏。

摘要：极性反转是直流输电设备的一种特殊工作状态。笔者以三层电介质复合绝缘结构为研究对象,采用场路耦合方法,建立了介质极性反转的数学模型,分析了极性反转时各层电介质中的电场分布、电流特性,以及热生成率随时间变化的关系,最后还分析了不同介质交界面上电荷极性反转的特点。研究结果可为直流输电设备绝缘结构设计提供参考。