【成果简介】
随着特高压交直流输电工程技术的迅速发展，换流变压器绝缘可靠 性面临着前所未有的巨大挑战。换流变压器阀侧线圈主绝缘中，油纸界 面产生的电荷积聚是引发绝缘放电与劣化的主要原因。本项目针对运行 工况下换流变压器阀侧油纸带电与放电问题开展研究，建立交直流和极 性反转复合电场、铁心主磁通的漏磁场、损耗引起的高温度场及油流静 电场等多物理场耦合 作用下主绝缘结构仿真与理论计算模型。结合实 验，研究油纸界面电荷和油浸纸板空间电荷产生、积聚与消散机理， 掌握运行工况下的油纸电气性能、局部放电特性，从而获得其带电与 放电过程演变规律。采用纳米调控技术获得电气及力学性能优良的纤 维素纸板，揭示纳米粒子对运行工况下换流变压器阀侧的油纸带电与 放电抑制作用机理，提出实现换流变压器绝缘优化设计及其安全运行 的新方法。研究结果不仅对探索油纸带电与放电的微观机制具有重要 的学术价值，同时对保障换流变压器的安全可靠运行也具有重要意义。 根据本项目的研究成果，提出一种提升换流变压器油纸绝缘抗热老化性 能及测试的方法与一种强迫油风冷变压器油纸带电度模拟测试装置， 目 前已公开受理。
【技术指标】
( 1)从抑制油纸复合绝缘带电与放电的角度出发，制备具有优异电气 性能的纳米改性绝缘纸板，分析纳米粒子对油纸界面与油浸纸板空间电 荷产生、积聚和消散的影响，并提出有效抑制油纸带电与放电的方法；
(2)从探究模拟换流变压器阀侧运行工况下主绝缘中油纸带电与放电 机理角度出发，建立多物理场耦合作用下的换流变压器阀侧主绝缘模型， 研究模拟运行工况下的油纸改性前后界面与油浸纸板空间电荷产生机理，探明纳米粒子对油纸界面与油浸纸板空间电荷的产生、积聚与消散影响 规律，是本项目的理论创新；
(3)从探究油纸局部放电的角度出发，研发多物理场耦合作用下的油 纸界面的微电流测量技术，揭示电-磁-热耦合作用下油纸静电产生机理， 阐明电-磁 热耦合作用对油纸带电与放电演变的作用机理。
【技术成熟度】
正在研发
【应用情况】
换流变压器目前主要技术瓶颈是运行中油纸绝缘的带电与放电引 起的绝缘劣化与放电击穿问题，导致其绝缘可靠性面临着前所未有的 巨大挑战。这一过程的科学问题涉及交直流复合电场、铁心主磁通产 生的漏磁场、损耗发热引起的高温度场和油纸静电引起的静电场等多 场耦合作用下的油纸带电与放电现象。在实验室如何模拟各物理场之 间的输入变量与输出变量是耦合的关键因素与难点，接近运行工况的 实验与模型可为换流变压器的工程设计提供理论参考。关于换流变压 器阀侧在运行工况下的油纸带电与放电演变规律、 电荷的精确测量、 电荷的输运方程等问题鲜有文献报道。开展相关研究有助于深化油纸 带电与放电的微观机理探索，提升换流变压器安全运行水平，具有高 度学术价值和实际意义。
