油紙絕緣界面電荷特性研究

《油紙絕緣界面電荷特性研究》是依託西安交通大學，由吳鍇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：油紙絕緣界面電荷特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳鍇
• 依託單位：西安交通大學

項目摘要

直流輸電的快速發展對直流輸電設備絕緣設計、絕緣材料改進的要求越來越高。而設計換流變壓器的關鍵是絕緣技術，具體就是內部油紙絕緣問題，以空間電荷效應最為顯著。雖然國內外對油紙絕緣空間電荷進行了大量研究，但都局限於簡單結構簡單實驗條件下的研究，並未考慮實際工作變壓器中常見的絕緣形式，如多層油紙，油紙-油隙交疊結構。同時，現有的油紙絕緣設計一般認為油紙界面存在因電導率和介電常數差異而引起的界面極化電荷。但是，在真實油紙界面中，由於界面結構與體結構的差異，界面電荷的積累可能還與界面態有關。因此本項目在對油紙-油結構空間電荷特性初步研究基礎上，擬通過實驗與數值仿真相結合，系統研究多層油紙及油紙-油結構中界面對於電荷分布及電場畸變的作用，探索不同油紙組成對界面態及界面電荷的影響，並針對各界面的特點提出油紙絕緣設計修正方案。

結題摘要

直流輸電技術的快速廣泛、發展對直流設備絕緣可靠性提出了越來越高的要求。換流變壓器作為直流輸電網路的關鍵設備，其絕緣設計一直是個難點且缺乏相關維護經驗。換流變壓器絕緣設計、維護的關鍵技術在於其內部油紙絕緣問題，以空間電荷效應最為顯著。雖然國內外對油紙絕緣空間電荷進行了大量研究，但都局限於簡單結構簡單實驗條件下的研究，並未考慮實際工作變壓器中常見的絕緣形式，如多層油紙，油紙-油隙交疊結構。本項目著眼於油紙絕緣界面電荷特性，通過實驗和仿真相結合的手段，對油紙絕緣界面電荷定量測量、特性規律、形成機制、關鍵電荷參數和界面電荷對電場分布的影響進行了研究。在現有PEA空間電荷測量手段的基礎上，研究了界面電荷的定量測量方法，並對不同絕緣結構組合中界面電荷測量的有效性進行了研究。通過該電荷測量方法，獲得了油紙絕緣界面電荷的基本演變規律，解釋了界面電荷形成機制。對於油紙-油隙界面電荷，提出以界面雙電層模型解釋電荷作用機制，並採用一種新的表征手段（Zeta電位）對該雙電層進行了表征。項目研究結果表明油紙絕緣界面電荷陷阱深度隨著老化程度增加而變深，且界面電荷量變化規律不能用傳統極化模型（介電常數電導率）進行有效預測。本項目有關界面電荷的定量測量研究油紙絕緣界面電荷和其他形式界面電荷的研究提供了支撐。本項目有關界面電荷參數的提取方法、界面電荷形成機制的研究，對換流變壓器絕緣材料選型和直流絕緣設計的關鍵參數選取提供了依據。