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电力变压器是高压输电系统中最为重要的枢纽电力设备,其运行状况直接影响着高压输电系统的安全可靠运行。油纸绝缘是电力变压器内部主要绝缘形式,油纸绝缘老化失效是电力变压器寿命评估中的重要研究内容。针对换流变压器阀侧绕组电老化评估和电力变压器油纸绝缘热老化评估中存在的主要问题,本文深入研究了油纸绝缘在脉动直流电压下击穿特性和电老化失效规律以及油纸绝缘的热老化参数关联性和热老化状态的可靠性评估方法。论文主要包括以下内容: ①对脉动直流电压下的油纸绝缘击穿特性进行了试验研究和理论分析,研究了温度和电压脉动系数对脉动直流电压下油纸绝缘击穿特性的影响规律,提出了描述脉动直流电压下油纸绝缘击穿电压与电压脉动系数关系的数学模型,并通过试验研究,对比分析油纸绝缘在脉动直流、交流和直流电压下的击穿电压及其受温度和电压脉动系数的影响规律。结果表明,脉动直流电压下油纸绝缘击穿特性及其受温度的影响规律与单一交流或直流电压下的结果具有显著差异,脉动电压下油纸绝缘击穿电压随着脉动系数的增加而降低。 ②研究了脉动直流电压下的油纸绝缘电老化失效特性,提出了脉动直流电压下油纸绝缘电老化威布尔失效模型。采用恒压法试验测量了脉动直流电压下油纸绝缘试样的击穿时间,建立了脉动直流电压下油纸绝缘的电老化威布尔失效模型,对比分析了油纸绝缘在脉动直流、交流和直流电压下的电老化失效特性,研究了电压类型和温度对油纸绝缘电老化可靠度的影响规律。结果表明,油纸绝缘在脉动直流、交流和直流电压下的电老化失效特性和受温度影响的程度具有显著差异,温度对油纸绝缘在脉动直流电压下击穿时间的影响程度介于在交流和直流电压下的影响程度。 ③通过油纸绝缘加速热老化试验研究,对绝缘油的击穿电压、油中糠醛和溶解气体、水分和油酸值等理、化和电气参数在老化过程中的变化规律进行了研究,建立了基于绝缘油理、化和电气参数的油纸绝缘可靠度函数,计算和分析了基于绝缘纸聚合度的油纸绝缘可靠性 Weibull分布曲线与基于绝缘油理、化和电气参数的油纸绝缘可靠性 Weibull分布曲线的相似程度,并根据计算结果和指标选取原则,建立了油纸绝缘热老化可靠性评估指标体系。结果表明,在油纸绝缘热老化过程中,绝缘油理、化和电气参数与绝缘纸聚合度的变化规律具有相关性,可用于油纸绝缘热老化可靠性评估。 ④分析了正态云模型和Weibull分布混合模型特性,提出了油纸绝缘热老化可靠性评估云模型和 Weibull分布混合模型方法。分析油纸绝缘热老化可靠性评估指标数据信息特点,通过构造基于云模型的隶属函数,建立了油纸绝缘热老化可靠性评估云模型;通过综合各热老化参数的Weibull可靠度函数,建立了油纸绝缘热老化可靠性评估 Weibull分布混合模型。结果表明,油纸绝缘热老化可靠性评估模型的评估结果准确;油纸绝缘热老化可靠性云模型的隶属函数可以处理指标数据的不确定性和模糊性,油纸绝缘热老化可靠性评估 Weibull分布混合模型可以计算得到相对精确的可靠度值。 上述工作是在换流变压器阀侧绕组绝缘的电老化评估方面的积极探索,同时也是在电力变压器油纸绝缘热老化评估方面的新的尝试,不仅丰富了油纸绝缘老化评估的研究成果,而且为电力变压器绝缘老化评估方法的实际应用提供了理论支撑和试验依据。