14 / 2021-05-23 10:46:40

换流变压器出线装置中油纸绝缘关键参数确定及空间电荷仿真

换流变压器是直流输电系统中的重要组成部分，其安全稳定运行关系着整个系统的可靠性。油纸绝缘作为换流变压器的主要绝缘材料，其体内空间电荷的迁移与积聚将导致局部电场强度的分布发生畸变，进而引发绝缘性能的失效。本文基于多层介质中电声脉冲法界面电荷的定量测量方法，分别建立了单侧阻挡模型和双侧阻挡模型，获得了去除电离电荷影响的油浸纸注入载流子迁移率。以实验数据为目标，利用蒙特卡洛法对电离率等参数进行了优化，获得了更加准确的电离特性。进一步，构建了三维结构的仿真模型，将实验与优化获得的迁移率、电离特性等参数带入其中，研究了换流变压器出线装置均压球附近油纸绝缘中的空间电荷与电场分布。仿真结果表明：仿真模型能够有效地模拟空间电荷与电场强度在绝缘介质中的分布情况。不考虑电离的情况下，出线装置模型中的电荷主要来自于电极注入，电荷量较少；而加入电离影响后，电荷密度最大值提升一个数量级，是大尺寸结构中空间电荷的主要来源。而温度梯度的存在会增强高温侧的注入与电离，进而增强电场畸变。这些研究可为出线装置的绝缘设计提供参考。