变压器油烃组成及添加剂与其介电常数、介质损耗因数和电阻率的关联性研究

本文中作者选择了几种变压器油进行了试验，给出了试验结果并进行了讨论。根据试验结果，介绍了在交流和直流电场下变压器油烃组成及添加剂对其介电常数、介质损耗因素和电阻率的影响。

1、前言

目前，我国输变电已经进入大电网、特高压和智能电网的发展时期。在“十一五”期间，我国开展±800kV电压等级的特高压直流输电项目，如云广±800kV和向上±800kV特高压直流输电工程等。换流变压器是直流输电系统的关键设备，也是交、直流输电系统连接两端换流站和逆变站的核心设备。国内一些公司吸收了外国公司的技术，以±500kV等级换流变压器的设计经验为基础，完成了±800kV等级换流变压器的研发制造工作。用于直流输电的特高压换流变压器与一般超高压交流变压器不同，其每相除具有一个超高压网侧绕组外，还有一个到两个全绝缘的超高压直流用阀侧绕组。阀侧绕组除承受一般交流变压器的交流和冲击电压外，还要承受叠加的直流电压作用。而交流电压和直流电压对绝缘的作用不同，以前采用的交流变压器绝缘结构分析方法不再适用于超高压换流变压器绝缘设计。±800kV换流变压器的绝缘结构由油、纸和纸板的复合绝缘材料构成，与一般的电力变压器相比，换流变压器阀侧在运行时不但承受交流电压和冲击电压，还要承受直流电压作用。相应的换流变压器要受到交流电场、直流电场和极性反转电场的作用。

换流变压器承受正弦交流电压时,其电场在不同绝缘材料中的分布为电容性分布,即取决于不同材料的电容率(介电常数ε)。在介电常数较低的变压器油中电场强度比较高,而介电常数相对较高的纸板中交流场强较低。换流变压器承受稳态直流电压作用时,其稳态直流电场分布取决于复合绝缘结构中不同材料的电阻率值。稳态直流场集中分布于电阻率高的绝缘纸板中，对于电阻率*低的变压器油来说,接近于短路状态,即此时油中稳态直流电场分布很少。换流变压器承受极性反转电场的情况时,根据加电时间的不同过程,其电场分布是不同的。在极性反转后瞬间,在电阻率*低的变压器油中具有较高的场强。这说明反转后瞬间,场强在复合绝缘结构中的分布是电容性分布,即瞬间绝缘结构电场分布的决定因素是绝缘材料的介电常数。相对于纸和纸板,变压器油的耐受场强较低,但其在反转后瞬间承受的场强,此处为换流变的绝缘薄弱部位。在电压极性反转过程中,绝缘介质的交界面上出现了孤立的空间电荷,而且此种电荷的分布比较复杂,大量的空间电荷造成了局部电位的升高或降低而形成“电位高峰”或“电位低谷”并进一步形成了空间电荷间的附加电场,此附加电场叠加到原电场上,引起了电场的畸变。

变压器油作为换流变压器的绝缘用油，其介电常数和电阻率的大小直接影响换流变压器的绝缘结构设计，其电阻率的高低直接影响换流变压器中空间电荷的消散速率、畸变电场的存在时间。因此，开展换流变压器油的基础油组成与添加剂与其介电常数、介质损耗因数和电阻率的关联性研究，其结论能为直流变压器油质量改进和换流变压器的绝缘设计提供技术支持。