随着电网建设的快速发展,我国在输电容量、设备和技术水平等都走在了世界前列,对输变电设备的性能和运行可靠性也提出了更高的要求。大型电力变压器作为输变电设备中最关键的设备之一,其对整个电力系统的安全稳定运行起着尤为重要的作用。变压器内绝缘劣化是导致变压器故障的一个重要原因,而局部放电(Partial Discharge,简称PD)是变压器内绝缘性能降低的重要因素之一,因此判断分析变压器内部的绝缘状态可以通过监测分析变压器内部的PD信号来实现。在变压器油生产和变压器制造、运输、安装以及运行等环节中,会因各种原因混入不同类型的固体杂质微粒,其中以金属微粒对变压器内绝缘性能的影响最为严重。目前国内外有关这方面的研究主要是针对静止状态下微粒杂质对变压器油绝缘性能的影响,而在实际运行变压器中,变压器油总是处于流动状态而非静止,因此有必要对流动状态下变压器油中金属微粒的PD特性展开深入的研究。本文根据实际工程中电力变压器的真实运行情况,设计了能够反映真实运行中电力变压器油道结构且能提供流动变压器油的微粒放电模拟试验系统,同时建立了流动状态下绝缘油中金属微粒产生PD与击穿的理论,总结了流速对绝缘油中放电与击穿的影响机制,并利用特高频(Ultra High Voltage,简称UHF)法采集了大量不同流速下UHF PD信号数据,研究了流速对变压器油中金属微粒产生PD与击穿放电的影响。主要工作以及取得的创新性成果有:(1)根据真实变压器油道结构及其内部电场分布状况,设计了微粒放电模拟试验系统放电发生装置,构造了符合现场工程实际的金属悬移微粒缺陷物理模型,同时在该放电试验平台上进行了大量的试验研究,获取了绝缘油中悬移金属微粒放电的试验数据。(2)建立了绝缘油中金属微粒的放电模型,分析了金属微粒在油道中的受力情况,利用Fluent仿真软件仿真了绝缘油中金属微粒群的运动轨迹与分布规律,分析了静止状态和流动状态下绝缘油中金属微粒的运动过程,提出了流动状态下金属微粒的运动主要包括四种状态:缓慢滚动、小幅振荡、剧烈跳跃和水平流动。建立了四类油中金属微粒放电模型:粒板间电荷转移、微粒间电荷转移、微放电和电晕放电。提出了一种油中金属微粒产生击穿放电的理论,并分析了击穿放电发生的条件,最后根据以上模型与理论总结分析了绝缘油流速对各类放电的影响机制。(3)构建了不同流速下绝缘油中金属微粒PD二维谱图以及UHF PD信号频谱图,提取了起始放电电压(Partial discharge inception voltage,简称PDIV)、放电次数与幅值、相邻放电脉冲时间间隔以及等值累计放电量等可以表征放电剧烈程度的特征量,结合本文建立的绝缘油中金属微粒放电与击穿机理,分析了随着变压器油流速的变化,各放电特征量出现相应变化的物理机制,提出了通过调整变压器油流速的方法,使运行中变压器内绝缘性能达到最佳,为最后完善液体绝缘介质的放电理论奠定了坚实的基础。