换流变压器阀侧绕组承受包含交流、直流电压分量的脉动直流电压以及由换流阀产生的重复脉冲电压和谐波电压的共同作用,其阀侧电场分布与普通电力变压器相比具有显著差异。阀侧绕组绝缘在脉动直流电场中的空间电荷积聚现象,对绕组局部电场分布产生影响。绝缘系统的局部放电与电寿命特性与外施电压类型具有紧密联系,因此换流变压器内部局部放电的统计特性与普通电力变压器中具有显著差异,其油纸绝缘电老化失效特性也不同于普通电力变压器。本文针对换流变压器的工况特点,系统开展了脉动直流电压作用下油纸绝缘局部放电特性、短时电压耐受特性以及多变量失效模型的研究。论文主要内容有:(1)开展了脉动直流电压下油纸绝缘气隙放电特性试验研究和仿真模拟。通过油纸气隙放电试验,对油纸绝缘气隙放电的起始放电电压、放电重复脉冲的统计分布特性以及放电过程进行了分析,研究了温度对油纸绝缘气隙放电特性的影响规律;通过建立油纸绝缘气隙放电仿真模型,模拟计算和分析了温度对油纸绝缘气隙放电起始放电电压、放电量及统计特性的影响机制。试验和仿真结果表明,与交流电压下油纸绝缘气隙放电统计特性相比,脉动直流电压下油纸绝缘气隙放电统计图谱及特征具有明显差异,温度对脉动直流电压下油纸绝缘气隙局部放电特性具有更显著的影响。(2)对油浸绝缘纸和油隙-纸绝缘模型的脉动直流击穿电压及其受温度影响规律进行了试验研究。通过油浸绝缘纸和油隙-纸绝缘模型的脉动直流短时电压耐受试验,研究了电压脉动系数、温度对油纸绝缘脉动直流击穿电压的影响规律,并结合不同温度下实测的油纸绝缘介电性能和空间电荷分布特性,深入分析了温度影响油纸绝缘脉动直流击穿电压的机理。试验结果表明,脉动系数对油纸绝缘脉动直流击穿电压具有显著影响,温度的增加导致油纸绝缘脉动直流击穿电压显著下降。(3)开展了油浸绝缘纸和油隙-纸绝缘模型在脉动直流电压下的加速电老化试验研究。通过加速电老化试验,获得了大量油纸绝缘模型电老化失效数据,分析了油纸绝缘失效概率的威布尔分布,对比分析了脉动直流与单一直流及交流电压下油纸绝缘失效特性,研究了温度对油纸绝缘失效特性的影响规律。试验与分析结果表明,油纸绝缘电压耐受能力随着温度的升高显著降低,在脉动直流电压中直流电压分量越高,温度的影响越显著。(4)研究了计及电场强度和温度的脉动直流电压下油纸绝缘多变量威布尔失效模型。通过对不同电场强度和温度下的油浸绝缘纸和油隙-纸绝缘模型电老化失效数据的分析,建立了电场强度、温度与油纸绝缘特征寿命之间的函数关系,结合双参数威布尔分布函数,研究并建立了计及电场强度的油纸绝缘双变量威布尔失效模型以及同时考虑电场强度和温度的油纸绝缘三变量威布尔失效模型。检验结果表明,油纸绝缘多变量威布尔失效模型具有良好的准确性和适应性。上述研究工作是换流变压器局部放电特性和绝缘电老化评估方面的积极探索,研究成果不仅为换流变压器故障诊断和寿命评估提供了理论支撑,而且对换流变压器内部绝缘的设计提供了理论和试验依据。