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换流变压器内部油纸绝缘结构承受的电压波形包含交流电压、直流电压分量以及大量谐波电压分量,其绕组油纸绝缘电场分布与普通电力变压器相比具有显著差异。谐波分量的存在严重威胁绕组油纸绝缘的绝缘特性。目前关于其绕组油纸绝缘的研究没有关注谐波分量的作用,缺乏相应的特性研究,本文针对换流变压器绕组油纸绝缘开展了存在谐波分量情况下沿面放电特性、短时电压耐受特性以及多变量失效模型的研究。论文主要内容如下:(1)开展了存在谐波电压下油纸绝缘沿面放电特性试验研究,获取了不同谐波含量及相位下油纸绝缘的沿面放电试验数据,并对其进行了统计分析,揭示了谐波含量、次数及相位对油纸绝缘沿面放电的影响规律。结果表明,谐波含量对油纸沿面放电起始放电电压影响较小,但是谐波含量会严重影响油纸绝缘沿面放电最大放电量及重复率,谐波相位严重影响油纸绝缘沿面放电图谱位置。谐波电压分量的存在会使得油纸绝缘沿面放电更为剧烈。(2)对油纸绝缘模型的短时电压耐受特性进行了试验研究,获得了不同试验电压波形下油纸绝缘击穿电压试验数据,与理论模型的分析结果相互印证。试验结果表明,谐波含量对油纸绝缘击穿电压具有显著影响,谐波含量的增加导致油纸绝缘击穿电压显著下降,而谐波相位对油纸绝缘击穿电压影响不大。(3)研究了在谐波电压分量下油纸绝缘的电老化试验特性。通过试验,获得了不同试验电压波形下的油纸绝缘失效时间及击穿电压,并利用威布尔分布函数对试验数据进行了处理。结果表明,油纸绝缘失效数据服从威布尔分布,油纸绝缘电压耐受能力随着谐波含量的升高显著降低,耐压时间越久谐波因素的影响越显著,主要是由于谐波分量使沿面局部放电更为剧烈,导致油纸绝缘寿命严重缩短。(4)建立了考虑谐波含量及电场强度的油纸绝缘多变量Weibull失效模型。采用多元回归分析方法计算失效模型参数,得出计及电场强度、谐波含量与油纸绝缘失效时间之间的函数关系。利用两种假设检验方法对该模型的准确性进行了检验,结果表明该模型能够对油纸绝缘的电老化寿命进行有效预测。