脉动直流及脉冲电压下油纸绝缘老化评估模型研究

本项目以研究脉动直流及脉冲电压下油纸绝缘的老化特性及评估模型等关键基础科学问题为中心。通过脉动直流及脉冲电压下油纸绝缘的击穿试验，提出油纸绝缘在混合电压下的寿命模型，并考验电压（脉动直流系数及脉冲电压频率）、温度、水分、局部放电及空间电荷单因素和多因素对油纸绝缘剩余寿命的影响；研究电、热、水分和局部放电等单因素和多因素作用下的油纸绝缘的性能衰退试验，采集局部放电等多特征参数，建立其与油纸绝缘老化状态之间的内在联系，进而揭示混合电压下油纸绝缘在多因素作用下的老化特性；采用云理论模型、证据理论等多特征量信息融合方法，建立混合电压下油纸绝缘的老化评估模型，实现混合电压下油纸绝缘老化状态的综合评估。本项目的研究结果有利于增强换流变压器等电气设备的绝缘水平，为电气设备绝缘状态的综合评估及全寿命周期管理的研究奠定了理论基础。

换流变压器作为高压直流输电系统中最重要的电气设备，其阀侧绕组承受脉动直流及脉冲电压复合电应力的作用，极易发生绝缘老化进而导致绝缘故障。本课题以研究脉动直流及脉冲电压下油纸绝缘的老化影响因素及评估模型为中心，研究了温度、水分及重复性脉冲对油纸绝缘局部放电特性的影响规律，揭示了其对脉动直流电压下油纸绝缘缺陷局部放电的产生及导致绝缘击穿的影响规律；进行了油纸绝缘的耐受电压试验，研究了脉动直流电压下脉动系数、温度等对油纸绝缘耐受特性的影响规律，并分析了油纸绝缘脉动直流电压下短时耐受特性与交流和直流电压下短时耐受特性的差异；研究并分析了脉动直流电压下油纸绝缘电老化时间及温度对空间电荷汇聚、消散特性及空间电荷特征量的影响规律，揭示了空间电荷与油纸绝缘老化失效的内在关系；基于油纸绝缘耐压试验数据，研究并建立了油纸绝缘双变量威布尔失效模型，该模型能同时表征电场强度和失效时间与绝缘失效率之间关系，实现了脉动直流电压下油纸绝缘老化状态的综合评估。本项目的研究结果为换流变压器绝缘老化状态的综合评估及现场运行维护奠定了理论基础。