高壓電器超高壓換流變壓器和平波電抗器絕緣結(jié)構(gòu)簡述宓傳龍西安西電變壓器有限責(zé)任公司，陜西西安710077述了直流設(shè)備與交流設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)的主要差別，以及影響換流變壓器和平波電抗器主絕緣安全和可靠性的主要因素。

　　換流變壓器和平波電抗器是直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性對系統(tǒng)的安全運行十分重要。隨著直流輸電技術(shù)的發(fā)展，輸送功率和電壓等級的提高，絕緣問始終是換流變壓器和平波電抗器設(shè)計成畋的關(guān)鍵，也是設(shè)備制造企業(yè)不斷深入研究的主要課。

　　設(shè)計換流變壓器與設(shè)計電力變壓器的主要差別在絕緣結(jié)構(gòu)上，關(guān)鍵技術(shù)也在絕緣結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)品在試驗和運行中事故率最高的當(dāng)屬絕緣故障。這個差別主要由以下原因造成。

　　超高壓換流變壓器端子上的電位取決于某任意瞬間導(dǎo)通閥的組合情況，閥側(cè)線圈對應(yīng)高壓直流電極的全直流電壓，因此，換流變壓器閥側(cè)線圈必須按全絕緣設(shè)計，對鐵軛的絕緣距離大于電力變壓器。

　　超高壓換流變壓器的個內(nèi)線圈如果同樣是超高壓電壓等級時，端部超高壓出線的絕緣結(jié)構(gòu)也是設(shè)計的難點。

　　超高壓換流變壓器的閥側(cè)線圈不僅承受交流電壓的作用，同時還承受著直流電壓的作用，因此，閥側(cè)線圈對應(yīng)的主絕緣承受著交直流復(fù)合電場的共同作用。

　　較大的端絕緣和主絕緣距離使換流變壓器易使換流變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部過熱，影響固體絕緣的絕緣特性。

　　在直流電場作用下，固體絕緣面產(chǎn)生空間電荷，在極性反轉(zhuǎn)電壓突變時更容易造成絕緣的損壞而發(fā)生事故。

　　平波電抗器串聯(lián)在直流線路中，本身壓降很小，因此，電感線圈的設(shè)計同樣按全絕緣考慮。平波電抗器承受直流電場和諧波電場的共同作用，與換流變壓器相比略有不同，但絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和考慮的問基本相同，有別于交流電抗器。

　　換流變壓器和平波電抗器在縱絕緣設(shè)計上與電力變壓器相比沒有什么特殊的地方。由于線圈結(jié)構(gòu)考慮了較好的沖擊特性，有更多的絕緣裕度，因此，縱絕緣具有較強(qiáng)的電氣性能。

　　在主絕緣設(shè)計方面情況就完全不同了。在交流電壓作用下，油紙復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)的電場分布取決于介電常數(shù)呈容性分布；而在直流電壓作用下，油紙復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)的電場分布取決于材料的電阻率0，呈阻性分布。這是換流變壓器和電力變壓器電場分布特性的根本區(qū)別。電場按容性分布，不隨溫度場強(qiáng)等因素而變化，此時交流電場的分布呈線性各向同性；電場按阻性分布，材料的電阻率隨溫度場強(qiáng)等因素的變化而變化，其變化幅值可達(dá)到3個數(shù)量級，直流電場的分布呈非線性各項下轉(zhuǎn)第15頁〉局壓電器閹7試驗布置意閣加載電流A感應(yīng)電流A磁場屏蔽率3數(shù)值計算實測低阻抗連接實測高阻抗連接5結(jié)論在單電流從金屬管返回的情況下，磁場被限制在金屬管內(nèi)，金屬管外的區(qū)域得到了很好的屏蔽，但在電氣安裝實踐中，這通常是不允許的。金屬管能有效屏蔽來回電流產(chǎn)生的磁場。但在沒有形成外部閉合回路的情況下，金屬管對單電流產(chǎn)生的磁場沒有屏蔽效果。為有效屏蔽這種磁場，金屬管的兩端必須經(jīng)低阻抗導(dǎo)體連接或有效接地，以形成閉合的渦流回路。這種屏蔽的效果取決于金屬管的材料尺寸和閉合回路的阻抗。，男，博士研究生，主要從事電磁兼容和高電壓試驗測量技術(shù)方面的研究。

　　在直流電場的作用下，電場大部分集中在固體絕緣中，在沒有發(fā)生擊穿的情況下，局放不會在固體絕緣面留下電損傷痕跡。而在交流電場的作用下，由于油的介電常數(shù)較低，油承擔(dān)著較大的電場應(yīng)力，局放易在固體絕緣纖維孔隙的油中發(fā)生，造成固體絕緣內(nèi)部或面不可恢復(fù)的電損傷，隨著電場作用時間的延長，這種損傷不斷擴(kuò)大，以致于引起絕緣損壞；如果局放發(fā)生在較大的油隙中，由油中的雜質(zhì)或氣泡產(chǎn)生，隨著油的流動雜質(zhì)的燒融氣泡的消失，油的絕緣特性是可以恢復(fù)的，局放量將趨于穩(wěn)定。在直流電場的作用下，固體絕緣面積累了大量的空間電荷，當(dāng)電壓發(fā)生突變時如發(fā)生操作過電壓極性反轉(zhuǎn)，空間電荷在重新分配的過程中，突變電壓與空間電荷的電場相疊加，引起電場分布的突變，更易引起固體絕緣纖維孔隙中的油產(chǎn)生放電或擊穿。

　　因此，在直流耐壓試驗極性反轉(zhuǎn)過程中，對換流變壓器和平波電抗器主絕緣的考驗較嚴(yán)厲?？臻g電荷的存在，將吸引油中的雜質(zhì)，使之聚集在固體絕緣面，或形成連續(xù)或不連續(xù)的小橋。盡管經(jīng)受了直流耐壓試驗的考驗，但在之后的交流耐壓試驗中，這些雜質(zhì)的放電將在固體絕緣面造成放電侵蝕。在多次試驗中認(rèn)識到，換流變壓器和平波電抗器的絕緣結(jié)構(gòu)，不僅需要設(shè)計優(yōu)化需要足夠的安全裕度，采用優(yōu)質(zhì)清潔的材料控制作用場地的降塵量和油中顆粒度，對換流變壓器和平波電抗器的質(zhì)量和安全可靠性同樣十分重要。

　　換流變壓器和平波電抗器絕緣結(jié)構(gòu)的研究遠(yuǎn)不止這些。隨著技術(shù)的更新材料更新工藝水平的提高，需要研宄和探討的問還很多，研究人員將在實踐中不斷地深入下去。