特高压换流变压器的作用是向换流站提供交流功率或从换流站接收交流功率,并且将网侧的电压变换成阀侧所需的电压,反之亦然。由于特高压直流输电的特殊性及运行条件的复杂性,换流变压器从结构设计、绝缘材料特性、运行特性等方面与普通电力变压器相比有很大差异。这主要表现在绝缘材料尤其是固体绝缘材料性能参数的实验研究较少导致绝缘材料特性不明确、特高压换流变压器的电气特性探索处于起步阶段、换流变压器绝缘系统的可靠性评价判据及相关试验方法不完善等。
然而,我国的特高压直流输电工程正处于规划建设和快速发展阶段,尚缺乏±800kV特高压直流输电长期运行的经验。因此,有必要结合特高压直流输电的特征,开展换流变压器绝缘材料性能的实验研究,并以此为基础,评价交直流复合电场下换流变压器的绝缘可靠性,开发特高压换流变压器绝缘材料特性与绝缘可靠性评价的软件包,为提高特高压换流变压器的绝缘性能和延长其使用寿命提供客观丰富的实验依据和理论支持。
为适应我国电力行业特高压输电极其良好的发展机遇和市场需求,电工所正在开展“特高压换流变压器绝缘材料特性与绝缘可靠性评价软件包”的基础实验研究与软件包开发。
针对绝缘材料特性的基础性试验匮乏和交、直流独立评价绝缘可靠性的缺陷,从实验研究入手,研究绝缘材料的电导率、介电系数、介质损耗等特性及绝缘系统的电气性能,并建立特高压换流变压器绝缘系统可靠性评价的统一判据。在此基础上,开发特高压换流变压器绝缘材料特性与绝缘可靠性评价软件包,该软件包的具体技术特点如下:
具备特高压换流变主要绝缘材料随温度、湿度、电场强度等变化的典型参数库;
提供特高压换流变压器主要绝缘材料电导率、介电系数、介质损耗等性能参数的函数表达式,如绝缘油、油浸纸、纸板等,分析主要绝缘材料的特性规律;
提供多维场下特高压换流变压器绝缘系统电气性能的函数表达式,如交流、直流、交直流复合电场、极性反转、谐波等,分析其电气性能;
提供交、直流复合电场下绝缘系统可靠性评价的统一判据及许用值,输入工厂试验或经验值,可自动判断绝缘系统的绝缘强度、绝缘可靠性等;
可自定义绝缘材料的参数库,自定义绝缘材料参数性能、电气性能的模型等,进行绝缘材料特性的计算与分析;
封装绝缘参数性能各数据的参数选择、统计分析和机器学习等算法,可实现绝缘材料特征量的筛选提取、与绝缘性能的关联分析、数据处理