● 摘要
特高压直流输电工程是我国实现大容量、远距离输电的重要发展方向。换流变压器作为其核心设备，稳定性与可靠性起着至关重要的作用。换流变压器承受电场形式复杂，运行工况严酷，因此绝缘问题是导致换流变压器故障的主要原因。本文针对换流变压器主绝缘结构绝缘问题，研究变压器油中电场强度测量及油纸界面空间电荷特性，主要研究内容如下：
（1）变压器油中电场测量系统的研制
研制基于Kerr效应的变压器油中电场测量系统，该测量系统具有非接触、能够进行在线测量等优势。测量系统中利用高压交流调制方法提高测量准确度，并采取了一系列措施减小系统误差，测量系统测量灵敏度为15V/mm，误差小于5%。
（2）不同绝缘结构正、负极性电压下油中电场以及油纸界面电荷特性
因绝缘纸板对负电荷的吸附性，在单层纸板覆盖单电极模型下，变压器油中直流电场的变化过程具有明显极性效应。而常用的电阻-电容模型（R-C模型）的计算结果是无法有效区分油中电场极性效应的。在双层纸板分别覆盖电极模型下，直流电场变化过程不存在极性效应，在此情况下，界面电荷积聚时间常数介于正、负极性电荷单独积聚情况下的时间常数之间，并且油纸界面空间电荷量的稳态值低于单层纸板覆盖模型下的空间电荷量。绝缘纸板分割油道模型下，上、下油道的电场强度随时间变化趋势总是相反，并且油道间距对油纸界面空间电荷的电荷电场强度有显著的影响。
（3）同极性不同幅值等级直流电压下油中电场以及油纸界面电荷特性
相同极性不同电压幅值的外施直流电压下，油中电场强度归一化值变化特性一致。油纸界面空间电荷量达到稳定所需时间与外施电压大小无关，空间电荷积聚的瞬时速度与外施直流电压保持良好的线性关系。