直流输电系统中油纸绝缘类设备的局部放电特性及试验检测方法研究

直流输电设备承受的是包含直流、工频交流、谐波及脉冲等多种成分的复合电压，在此电压作用下的绝缘特性既不同于纯直流又不同于纯交流，而目前对直流设备的绝缘试验考核是在纯交流、纯直流和极性翻转电压下进行的，这与设备实际承受的电压不同。当前国内外对实际直流输电电压下油纸绝缘的特性尚未进行研究，对绝缘状态的测试与评估也基本沿用交流设备的方法，这不能满足我国直流输电大规模应用的需要。局部放电是绝缘劣化和破坏的最重要原因，也是绝缘状态的最重要表征。本申请拟通过使用在实验室产生的再现实际直流输电电压的各种复合电压，对典型油纸绝缘结构的特性进行以局部放电和击穿电压为表征的比较研究，从而揭示其在复合电压下的特性及与各组份电压间的关系，明确其在实际运行中承受的复合电压和试验考核时使用的纯直流和纯交流电压作用下特性的异同及关系，据此提出更科学的对油纸绝缘类设备进行绝缘考核试验、离线在线检（监）测和绝缘状态评估的方法

在分析换流变油纸绝缘系统承受电压波形基础上，组建了交流、直流、直流叠加工频交流、直流叠加不同频率交流及直流叠加工频和不同频率交流以及6脉动直流电压发生装置。设计制作了油纸绝缘内部气隙、沿面及金属尖端三种典型缺陷，对其在不同电压下的局部放电特性进行了试验研究。.研究表明对于内部气隙，交流电压下，随着施加电压的升高，局部放电平均幅值在正负半周都增加，且相位覆盖范围增大，并趋于电压零点；交流与正负直流叠加电压下，在低于交流起始放电电压时，就会产生局部放电，随着施加的直流电压的增加，放电脉冲数增加；不同频率交流或直流与不同频率叠加电压下，频率升高使放电平均幅值稍有下降，而放电频次增加，相位后移；直流与工频交流和不同频率交流叠加电压下，不论谐波分量的频率是多少，复合电压下放电最先出现在电压绝对值最大处。.在交流电压下，沿面放电多发生在正半周及负半周电压上升沿部分，但分散性较大，且存在极性效应；随着施加电压增加，放电脉冲次数增加，放电平均幅值略有下降；正直流叠加交流电压下，沿面放电多发生在正半周，随着直流电压幅值的增加，负半周放电次数与幅值均降低，而正半周放电次数与幅值均增加；负极性直流与交流复合电压下，电极边缘部分容易引发局部放电；不同频率电压或直流与不同频率电压叠加条件下，随着频率的增加放电次数增加，放电幅值较为分散；在三种电压构成的复合电压下，随着交流分量的增加，不同频率分量使放电更趋于上升沿或下降沿。.对于金属尖端放电，交流电压下，负半周局部放电脉冲数大于正半周脉冲数；随着施加电压幅值增加，放电量的平均值，脉冲数都上升；不同频率交流或直流叠加不同频率电压下，随着频率的增加，放电次数在正半周与负半周均上升，但上升陡度不同，放电幅值具有较强的分散性；在三种分量电压共同作用下，放电只与针电极所处的电场大小有关，放电最先发生在复合电压绝对值较大的半个周波内，放电的位置与施加电压波形的包络线形状直接相关。.直流含脉动电压下，脉动、直流分量共同影响局部放电的特性，脉动分量较小时，局部放电类似于直流稳恒电压下的局部放电；脉动分量较高时，脉动上升沿和下降沿会产生放电，两个位置放电的脉冲方向相反。直流分量对局部放电的影响更多的体现在放电频次和幅值上。.研究认为，对换流变压器阀侧绕组绝缘性能的试验评估，采用直流电压与低倍频交流叠加的电压形式与实际更为接近。