换流变压器是直流输电的核心设备之一,也是直流输电系统中易发故障的设备之一,换流变压器的绝缘可靠性对保障直流输电可靠运行有重大意义。换流变压器主要绝缘方式为油纸绝缘,换流变压器阀侧绕组长期承受交流、直流、交直流复合电场的作用,绝缘纸不仅承受复杂的电场强度。绝缘纸板中的任何缺陷,长时间会引起换流变的闪络故障,而造成内部局部放电的常见原因是固体绝缘体内部存在气隙或液体绝缘内部存在气泡,气隙缺陷是常见的缺陷类型,同时关于气隙在交直流复合电压下的放电特征和发展过程不明朗,需要进一步研究,同时气相色谱分析对于交流变压器下的诊断未必适用于换流变压器。本文根据换流变压器的实际运行情况,针对换流变压器在工况中经常出现的饼与饼之间、匝与匝之间以及在绝缘纸在制作工艺中不可避免的气泡情况,采用常规脉冲电流法、特高频检测法、超声波检测法以及色谱法等在线测量手段,研究了气隙模型在交直流复合电压下局部放电的发展过程,在线采集局部放电信号并对绝缘缺陷进行故障诊断。同时为了研究水分对绝缘缺陷的影响,进一步全面分析气隙模型在正常情况下和水分含量较高情况下的局部放电发展过程,并对水分含量较高情况下的击穿特性进行研究,为油纸绝缘的绝缘强度提供理论依据,更利于换流变压器油纸绝缘的故障诊断。研究表明,气隙模型在交直流复合电压下的局部放电发展过程根据放电特征可划分为3个阶段：起始阶段、发展阶段、临近击穿阶段；放电起始阶段放电量少,放电次数少,单位时间放电次数约为15次。放电发展阶段,放电量增大,放电次数增多达到800次,在临近击穿阶段放电次数骤增达到2000次；不同阶段的产气特性也存在差异,在起始阶段,用于故障诊断的烃类气体的含量较少,发展阶段,气体含量增加,在临近击穿阶段烃类气体含量出现骤增。随着直流成分的增加,放电剧烈程度和特征气体下降,且在故障发展到临近击穿阶段时,用于故障严重的诊断气体C2H2的产气量也随之降低。且根据三比值法,在普通变压器中适用的编码,在交直流复合电压下,编码“010”在交直流复合电压的诊断的故障类型为局部放电。交流电压下的编码诊断在交直流复合电压下的故障诊断存在局限性。在高水分下交直流复合电压下的局部放电的放电起始阶段的放电量和放电次数均较大起始放电量高达5000pC,临近击穿阶段单位时间放电次数达9000次,水分含量的增加会加速局部放电的发展,降低交直流复合电压下故障的临近击穿电压。水分含量的多少对交流电压油纸绝缘纸板的击穿电压影响不大,其含量主要影响绝缘纸板的体积电阻率,绝缘纸板的含水量百分比达到8%时,电阻率出现骤降,交直流击穿电压也随着骤降,直流成分越大,击穿电压受绝缘纸板含水量的影响越大