[00125989]换流变压器的交直流绝缘特性及电场测量与运行安全评估技术研究

本成果属于动力与电气工程——电气工程——高电压工程、绝缘技术、电机学领域。 换流变压器是高压直流输电系统的核心装备,运行工况下其绝缘系统需要承受交直流复合电压等多种复杂应力的作用。因此,与常规交流电力变压器相比,换流变压器在设计、制造、试验和运行维护等方面的技术难度显著增加。在国家创新机制的推动下,国内厂家通过引进国外先进技术并不断消化吸收,换流变压器的国产自主化制造比例已获得了显著的提升。然而,受制于基础研究投入较少、测量手段相对匮乏以及国外机构对相关技术成果的严格保密,国内尚未深入掌握交直流复合电压下空间电荷对换流变压器油纸绝缘电场分布的影响规律,与之相关联的绝缘场强设计确认原则与校核方法尚不明晰,关键绝缘材料的选用方法和评价体系尚不健全。因此,国内在换流变压器的绝缘系统完全自主优化设计和国产原材料的大规模自主选用方面仍存在较大的短板,成为彻底突破国外公司对换流变压器技术壁垒的重大制约因素。此外,换流变压器在我国的入网运行数量已达到了数百台之多,最长运行年限已超过20年,但换流变压器的绝缘故障诊断与运行安全评估技术仍然沿用传统的交流电力变压器的标准与方法,缺乏对换流变压器在自身特有运行工况下的绝缘特征的充分考虑,难以保障对换流变压器安全状态的有效评估和绝缘故障的准确诊断。本项目围绕交直流复合电压下换流变压器的绝缘设计、原材料选用、试验和运行维护等方面的关键支撑技术展开深入研究,形成的关键技术与创新点如下所述： 1、基于光学Kerr效应法,研制出国内首套适用于交直流复合电压和极性反转电压下换流变压器油纸绝缘空间电场非接触测量装置。 2、首次通过实测获得了油纸绝缘在交直流复合电压下的电场分布规律和变压特性,提出了交直流复合电压下设计场强的确定原则和校核方法。 3、通过试验获得了油纸绝缘结构在交直流复合电压下的局部放电起始特性以及不同温度下的击穿特性,建立了交直流复合电压下油纸绝缘的电热联合老化寿命模型,提出了基于空间电荷特性和电热联合加速老化特性的绝缘材料选用方法和评价体系。 4、通过交直流复合电压下的试验研究和对实际设备试验/检测数据的统计分析,建立了融合多参数（油中溶解气体含量、局部放电信号、油纸绝缘可靠性指标、预防性试验数据）的换流变压器绝缘故障诊断与安全状态评估方法。发现了进口的有载调压开关动作导致换流变压器主油箱油中产气的现象并提出了诊断方法;基于26个统计特征参数,提出了用于换流变压器局部放电模式识别的二叉树支持向量机智能算法;基于油纸介质的7种性能指标,提出了换流变压器油纸绝缘可靠性评估方法;以预防性试验数据为基础,提出了基于二维隶属云模型的换流变压器安全状态分级评估方法,建立了处理相关指标的隶属函数。 本研究形成发明专利3项,获软件著作权授权1项,发表学术论文16篇。研究成果为推动超/特高压换流变压器设计和生产的全面国产自主化、提升换流变压器的故障诊断和运行维护水平提供了强有力的技术支撑。相关成果已应用于沈阳变压器研究院股份有限公司、保定天威保变电气股份有限公司等单位的换流变压器自主绝缘设计与国产化材料替代选择工作中,并指导了南方电网多个换流站的换流变压器的运行维护工作。（可另附）