研究与分析YANJIUYUFENXI
换流变压器在极性反转下的瞬态电场分布特性研究
陈健！，李建柱2，王建民3，丁巧林1，王海文（1.华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003；
2.安徽池州供电公司，安徽池州247000；3.天威保变电气股份有限公司，河北保定071056）摘要：对换流变压器器身主绝缘建立了瞬态电场计算模型，分别对绝缘介质进行了各向同性线性或非线性与各向异性线性或非线性计算分析。得到了实际换流变压器模型在极性反转试验电压下绝缘结构中瞬态电场变化
的分布规律，为准确进行换流变压器绝缘结构设计提供了有价值的应用结论。关键词：换流变压器：极性反转；有限元；非线性；各向异性
中图分类号：TM42
文献标志码：A
文章编号：1673-7598(2011)11-002605
ResearchonTransientElectricFieldDistributionforConverter
Transformer'sPolarityReversal
CHENJian',LIJian-zhu?,WANGJian-min,DINGQiao-lin',WANGHai-wen(1. School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003,
China; 2. Anhui Chizhou Power Supply Company, Chizhou 247000, China;
3.Tianwei Baobian Electric Co., Ltd., Baoding 071056, China)
Abstract:This paper establishes the transient electric field caleulation model for main insulation of converter transformer, and numerically calculates and analyzes the transient electric field of the converter transformer by using finite element method.The transient electric field distribution in insulation configurations under polarity reversal test voltage of the converter transformers is
obtained., The valuable application conclusions are provided for the converter transformer insulation design. Key words: converter transformer: polarity reversal; nonlinear;finite element method(FEM); anisotropic
0引言
换流变压器是高压直流输电系统中的重要设备之一，其在运行过程中不仅要承受交流电压、直流电压和交直流登加，还要承受极性反转电压的作用。由于油纸复合绝缘中电场的特殊复杂性，因此换流变压器的绝缘成为设计中的难点！。
换流变压器在交流电压作用下，电场分布主要取决于绝缘材料的电容率，即呈容性分布；而在直流电压作用下，电场分布主要取决于绝缘材料的电阻率，即呈阻性分布。在油纸复合绝缘材料中，电容率可以近似被认为是常数，而电导率却随着温度、湿度、电场强度和加电压时间等诸多因素的影响非线性(3-3)。另外油浸纸、绝缘纸的层叠结构，其电导率在沿纸面方向和垂直纸面方向是有所差异的，呈各向异性。因此换流变压器油纸复合绝缘的直流电场
属各向异性、非线性电场。万方数据
1绝缘介质中瞬态电场的计算特点
换流变压器发生被性反转时，电压由一种稳态迅速跃变到另外一种稳态，期间电场产生一个瞬变的过程，这时的电场计算需要同时考虑介电常数和电导率，每一时刻的电场变化不再正比于外加电压，因此不适用静电场的计算方法。
瞬态电场计算的精确度受两方面的影响：在空间上受场域剖分密度和有限元计算过程中引人误差的影响；在时间上受时间离散方法的精度及时间步长的大小影响。若采用较小的定步长计算瞬态电场，虽然计算精度较好，但需耗费大量时间+。因此计算时间步长的大小要依据整体实验过程中具体计算步骤取值，在实验中重要的极性反转时刻应把步长设置较小，其它时刻可将步长值设置较大，这样既能保证计算精度又能节省计算时间，即采用变步长法求解瞬态电场，自定义的时间步长如表1所示。