CN107957538A - 一种模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，属于换流变压器内部主绝缘系统设计技术领域，包括：1)将经脱水脱气处理的变压器油注入放有绝缘纸的真空浸渍罐中，于80～90℃下真空浸渍处理12～24h后，冷却至室温，制得油浸纸；2)对油浸纸预加电压，然后将预加电压的油浸纸迅速放入到击穿设备中施加击穿电压，完成复合电场下的击穿模型。本发明可以模拟换流变压器中内部绝缘承受复合电场下的故障，可以准确模拟复合电场下油纸绝缘的电气性能，且可操作性强及可靠性高，能够广泛运用于换流变压器故障模拟及其机理研究领域。

Description

一种模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法

技术领域

本发明属于换流变压器内部主绝缘系统设计技术领域，具体涉及一种模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法。

背景技术

随着我国直流输电工程的快速发展，电压等级为±1100kV的特高压直流输电工程也已经开工建设。其中，随着电压等级的提升，换流变压器作为直流输电工程中的特高压设备面临着很多挑战。

目前，换流变压器内部主绝缘系统的设计还是和传统的交流变压器保持一致，都是由油纸绝缘系统构成。因为长久以来，油纸绝缘系统凭借其优良的电气特性和老化特性作为一种特殊的复合绝缘介质被广泛应用于变压器和套管等电力设备中。然而，换流变压器不同于传统的交流变压器的一点在于换流变压器阀侧连接换流阀的部分主绝缘承受直流电压或直流电压分量作用，并且直流和极性反转电压下存在空间电荷和暂态电压分布问题。因此，目前换流变压器阀侧绕组在承受多种电压波形作用的情况下，主绝缘故障率一直居高不下。

根据国际大电网组织(CIGRE)发布的大量故障统计分析表明，换流变压器的故障率约为交流变压器的近两倍，并且在工况运行过程中，换流变压器的绝缘故障占全部故障的一半，且远远高于传统的交流变压器。因此，研究换流变压器阀侧在不同电压波形和复合电场下的故障演变情况和故障产生机理，对实际工程应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，该方法能够准确模拟复合电场下油纸绝缘的电气性能，可操作性强，可靠性高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，包括以下步骤：

1)将经脱水脱气处理的变压器油注入放有绝缘纸的真空浸渍罐中，于80～90℃下真空浸渍处理12～24h后，冷却至室温，制得油浸纸；

2)对油浸纸预加电压，然后将预加电压的油浸纸迅速放入到击穿设备中施加击穿电压，完成复合电场下的击穿模型。

优选地，经脱水脱气处理的变压器油，是将变压器油注入到带磁力搅拌棒的抽滤瓶中，瓶内抽真空，使压器保持到100pa以下，同时对抽滤瓶加热至60℃～80℃并保持12～24h，制得。

优选地，脱水脱气处理后的变压器油的微水含量≤10ppm，气体含量≤0.1％，杂质粒度≤3μm。

优选地，步骤1)中，所用绝缘纸经预处理，是将绝缘纸在90℃～110℃条件下烘干处理24～48h。

优选地，经预处理的绝缘纸的水分含量≤0.2％。

优选地，步骤2)中，采用直径为50mm的板-板电极对油浸纸预加电压；采用球-板电极施加击穿电压。

优选地，所用球-板电极中，球的直径为25mm，板的直径为50mm；施加击穿电压时以1kV/s施加击穿电压。

优选地，所述变压器油为克拉玛依变压器。

优选地，所述绝缘纸为绝缘牛皮纸，尺寸为10cm×10cm，厚度为0.07～0.085mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，通过将脱水脱气处理的变压器油注入放有绝缘纸的真空密封罐，使两者充分浸渍形成油浸纸。然后，单独取出充分浸渍的油浸纸先预加电压，再将预加电压的油浸纸快速放入击穿设备中施加击穿电压，完成复合电场下的击穿模型实验。本发明可以模拟换流变压器中内部绝缘承受复合电场下的故障，可以准确模拟复合电场下油纸绝缘的电气性能，且可操作性强及可靠性高，能够广泛运用于换流变压器故障模拟及其机理研究领域。

优选地，实验采用经过预处理的变压器油和变压器纸，变压器油经过脱水脱气后参数值应为：微水含量≤10ppm、气体含量≤0.1％、杂质粒度≤3μm。绝缘纸预处理后的水分含量≤0.2％。

附图说明

图1为复合电压下的油纸击穿电压实验对比结果。

图2为板-板电极结构示意图；

图3为球-板电极结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明公开的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，包括以下步骤：

1)将过滤好的克拉玛依变压器油注入到有磁力搅拌棒的抽滤瓶中，瓶内抽真空，使压器保持到100pa以下，同时对抽滤瓶加热至60℃～80℃并保持12～24小时，制得脱水脱气的克拉玛依变压器油；

2)将绝缘牛皮纸放入到烘箱中，在90℃～110℃条件下烘干24～48小时；

3)将脱水脱气的克拉玛依变压器油注入到放有步骤2)制得的绝缘纸的真空浸渍罐中，并将注油完成后的罐体放入温度为80℃～90℃烘箱中浸渍12～24小时，形成充分浸渍的油浸纸，将罐体从烘箱中取出，使其自然冷却至室温；

4)用直径为50mm的板-板电极对油浸纸预加电压，然后将预加电压的油浸纸迅速放入到球-板电极下以1kV/s施加击穿电压完成复合电场下的击穿模型。

所用板-板电极的结构如图2所示，球-板电极的结构如图3所示。

步骤1)中，脱水脱气的克拉玛依变压器油的参数值应为：微水含量≤10ppm、气体含量≤0.1％、杂质粒度≤3μm。绝缘牛皮纸预处理后的水分含量≤0.2％。

步骤2)中，绝缘牛皮纸预处理后的水分含量≤0.2％。

利用本发明方法进行实验时，记录在复合电场下的击穿数据。按照文献中记载，预加电压与击穿电压同极性会使击穿电压升高。

以下表1列出了本次用不同方法做出的击穿电压数据。其他方法是指利用设备：西安弘多电子技术有限公司出产的绝缘材料击穿试验组合电源。

表1复合电压下的油纸击穿电压(预加直流电压1kV)

从表1可以看出，使用本实验方法可以降低复合电场下击穿电压的分散性。通过此方法可以提高实验结果的准确度，使测量的击穿更接近换流变压器中复合电场下的击穿电压值。同时，根据表1的数据绘图如图1所示，可以明显反映出击穿电压数据的分散性，可以看出本发明方法的分散性好。

综上所述，本发明方法通过对预处理后的变压器油和绝缘牛皮纸的混合浸渍，然后将平板电极预加压后的油浸纸通过施加击穿电压的方式来模拟实际工况中换流变压器中油纸绝缘承受的复合电场，此实验方法能贴近换流变压器实际工况，简化测试油浸纸在复合电场下的击穿电压的方法。该方法可以广泛应用于有油纸复合绝缘的高压电气设备等多个领域。

优选地，本发明方法以克拉玛依变压器油和绝缘牛皮纸(单层厚度0.07-0.085mm)为实验样品，直径25mm上下平板电极为实验工具进行对油浸纸预加压放电处理，之后通过击穿设备对油浸纸施加击穿电压形成复合电场。在实验准备时，要对变压器油进行过滤、烘干除水，使其微水含量小于10ppm、气体含量小于0.2％、杂志粒度小于3μm，并且同时对绝缘牛皮纸烘干处理后使其水分含量小于0.2％。当完成变压器油和绝缘牛皮纸的预处理时，变压器油需被迅速注入到装有预处理后的绝缘牛皮纸的浸渍罐体中使纸充分浸渍形成油浸纸。

Claims (9)

1.一种模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将经脱水脱气处理的变压器油注入放有绝缘纸的真空浸渍罐中，于80～90℃下真空浸渍处理12～24h后，冷却至室温，制得油浸纸；

2)对油浸纸预加电压，然后将预加电压的油浸纸迅速放入到击穿设备中施加击穿电压，完成复合电场下的击穿模型。

2.根据权利要求1所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，经脱水脱气处理的变压器油，是将变压器油注入到带磁力搅拌棒的抽滤瓶中，瓶内抽真空，使压器保持到100pa以下，同时对抽滤瓶加热至60℃～80℃并保持12～24h，制得。

3.根据权利要求1所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，脱水脱气处理后的变压器油的微水含量≤10ppm，气体含量≤0.1％，杂质粒度≤3μm。

4.根据权利要求1所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，步骤1)中，所用绝缘纸经预处理，是将绝缘纸在90℃～110℃条件下烘干处理24～48h。

5.根据权利要求4所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，经预处理的绝缘纸的水分含量≤0.2％。

6.根据权利要求1所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，步骤2)中，采用直径为50mm的板-板电极对油浸纸预加电压；采用球-板电极施加击穿电压。

7.根据权利要求6所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，所用球-板电极中，球的直径为25mm，板的直径为50mm；施加击穿电压时以1kV/s施加击穿电压。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，所述变压器油为克拉玛依变压器。

9.根据权利要求1～7中任意一项所述的模拟换流变压器内部复合电场形成的实验方法，其特征在于，所述绝缘纸为绝缘牛皮纸，尺寸为10cm×10cm，厚度为0.07～0.085mm。