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换流变压器作为直流输电系统中的核心设备,其安全运行对于电网的意义重大。与普通交流变压器相比,换流变压器的工作环境更为恶劣,其阀侧绕组不仅承受直流叠加交流的混合电压,同时还承受大量的谐波电压的作用。谐波电压使得油纸绝缘局部放电特性发生较大改变,因此换流变压器故障率较普通交流变压器而言也更高,严重威胁换流变压器绝缘材料运行安全。目前大多研究仅限于采用交直流叠加电压或部分谐波电压研究油纸绝缘材料局部放电情况,针对于实际阀侧电压波形作用下局部放电试验以及相关的定量分析研究还鲜有报道,因此研究实际阀侧电压波形下的油纸绝缘局部放电特性对于换流变压器绝缘设计以及安全运行均有着重要意义。本文采用仿真与试验结合的方式,首先搭建了±800 kV的高压直流输电系统仿真,对换流变压器阀侧单相电压波形中相关谐波成分进行分析,并通过测量同电压等级实际直流输电系统对仿真结果进行验证;构建三维换流变压器主绝缘模型,对实际工作电压下换流变压器内部电场分布进行计算和其相关电场特性进行了分析;搭建可以生成任意波形的局部放电测试平台,开展了在换流变压器实际工作电压波形下的油纸绝缘典型缺陷的局部放电试验,对局部放电的最大放电量、平均放电量、放电总量等相关参量进行分析;针对于试验平台的设备的局限性,构建局部放电仿真模型,实现与试验的相互验证与进一步外推。论文取得的主要创新性成果有:（1）构建了换流变压器主绝缘全尺寸三维模型,通过Comsol Multiphysics计算了换流变压器内部电场分布的不均匀性在交流电压下,同一绝缘部件沿绕组圆周不同位置处的电场强度相差将近一倍。计算了Y/△联结与Y/Y联结形式的工作电压下电场强度分布特性。在Y/△联结方式的电压下,绝缘结构中电压变化率最大值可达1.4 kV/s;在Y/Y联结方式电压波形下绝缘结构中电压变化率最大值可达3.20 kV/s,而同电压等级下工频正弦电压的最大电压变化率仅为0.05 kV/s。根据三维模型及其电场仿真结果可对实际中换流变压器实际绝缘的布置及其材料的选择提供相应的参考,也为后续局部放电试验中电压的相关设置提供了参考。（2）开展了换流变压器阀侧谐波电压作用下油纸绝缘典型空腔缺陷的局部放电试验研究,并与工频电压波形下的放电特性进行对比分析。相比于工频正弦电压,阀侧电压波形下空腔缺陷油纸绝缘局部放电相位分布更窄,放电幅值更大,Y/△联结与Y/Y联结电压下的最大放电量Qmax及平均放电量Qmean可分别达正弦电压作用下的2和3.5倍。且在试验电压等级较低时两种联结方式电压下的放电总量均高于工频交流电压下的放电总量,表明在局部放电过程中放电能量较工频交流电压下的放电能量而言更多。（3）针对于试验局限性问题,在综合考虑局部放电发生与发展物理过程前提下,构建固体空腔缺陷的油纸绝缘局部放电特性仿真并采用Comsol Multiphysics与Matlab混合编程实现阀侧电压波形作用下缺陷模型的局部放电仿真计算。仿真结果与试验吻合良好,两种联结方式的谐波电压下局部放电总量整体高于正弦交流电压下的局部放电总量。通过该仿真模型不仅弥补了实际试验中波形失真的影响,并对更高电压等级下的油纸绝缘局部放电特性进行较好的预测;同时规避了试验中谐波电压波在测试中形成的非放电信号与噪声干扰等因素,使得分析结果更加准确。本文构建了直流输电系统仿真、阀侧电压下换流变压器主绝缘电场仿真,阀侧电压作用下油纸绝缘典型缺陷局部放电试验与电场仿真的分析体系,研究了包含谐波的阀侧电压对油纸绝缘空腔缺陷的局部放电影响,实现了与工频交流电压下局部放电的量化对比。为分析换流变压器油纸绝缘缺陷局部放电提供了基础,为换流变压器相关设计与运行提供了参考和当前规程中换流变压器试验可能存在的潜在不足提出了相应的建议。