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止水铜板区域治理
智能电力与应用特高压换流变压器GOE 套管电场分布特性研究 李琨 刘俊杰
国网四川特高压宜宾管理处，四川 宜宾 644000
摘要：本文首先对ABB GOE 型网侧套管的主绝缘结构的电容分压式原理进行分析。理论推导轴向场强及径向场强公式，分析高压套管的电场特性，推理出同轴电场畸变导致绝缘介质击穿的正反馈过程。并利用ElecNet 软件对套管进行仿真探索，发现换流变套管的径向最大场强出现在与连接套管相接触的换流变出线套管端部，且成“U”形分布，同时发现套管轴向电压成钟形分布。期望能为换流站运维工作提供一定帮助。 关键词：特高压；GOE 套管；同轴电场；径向场强；轴向电压；仿真特高压直流输电已经在国民生产中占据了越来越重要的地位。但是从近年来特高压直运行情况来看，由于重要设备的故障原因，引发直流强迫停运的事件时有发生，对送受端电网造成很大冲击，也成为送受端电网安全稳定运行的重大隐患[1]。
本文根据国网多起特高压换流变GOE 套管产气故障，理论分析并利用ElecNet 软件对套管的场强分布及电场特性进行仿真，研究电场畸变对套管的影响。
一、换流变网侧套管主绝缘结构原理
ABB 公司的GOE 油浸绝缘纸电容式套管是我国目前特高压直流系统中换流变网侧A 套管最常用的型式，套管的外绝缘为瓷套，瓷套的中部有安装法兰，头部有供油量变化的储油室，法兰以下的瓷套伸入变压器本体内。瓷套包裹整个电容芯子，是内绝缘的容器，内绝缘是以电容芯子作为主绝缘，电容芯子是由绝缘纸和多层铝箔极板卷制而成，从贴近套管的“零屏”到最外层的“末屏”，每两层之间的电容基本相等，相当于若干个电容大小相等的同心圆柱型电容器串联，主要为了让导电体与接地法兰之间电场更加均匀，使轴向电场和径向电场分布更加合理，从而达到
绝缘、均压的目的。
温度自动控制系统
根据容抗定义公式可以清楚的得知，电容越小，容抗对交流阻碍越明显，交流频率越低，容抗对交流阻碍越明显，当500kV 交流线电压施加于套管上时，由内到外电压分布依次降低，总体趋势成线性分布。现将各层级间电压分布进行如下计算。将电容分压原理等效为如图1所示的电路图，由于套管内电容芯子是若干个大小相等的电容是串联在一起，那么对套管内每一个电容而言，都具有相同的电流[2]。
由于运行时流过的是交流电压，则以（任一时刻）作为电路的初始条件。那么根据KVL 及VCR 电路原理可以得
出公式
1：
由于整个电路中电流相同，相邻极板电容值相等，加同一个500kV 的交流激励线电压。那么各个电容初始时刻电压大小和相位及相等。由公式1可知，任何时刻，电容芯子内的各个电容上承载的电压及大小相等。
二、网侧套管同轴电场分布及仿真
1同轴圆柱式电容器电场分布计算GOE 套管作为典型的同轴圆柱式电容器，根据电路原理，结合高斯定理、库伦定理及电容串联分压原理，假如在500kV 电压等级下，某一时刻电容器带电荷Q，各极板半径，极板高H，油浸纸质常数。可以得出相邻极板径向电压差及各极板之间的电容值，如公式2
所示：
而实际中套管为多个同轴圆柱型电容器串联，且套管内极板成阶梯分布，长度不同。即公式2内的H 值不同。为保证稳定的电场，正常运行时末屏是直接接地，也就是C2
为零。即：
通过公式2及公式3，可以得出套管
径向场强及轴向场强公式。
耐高温油墨径向场强：csilv
指纹认证
轴向场强：
公式中U 为加在套管上的交流相电压，自套管制造成型投入运行后，及基本保持不变。C1为460pF，随着运行年限，介质损耗会增加，C1也会发生变化。因此可以得出：套管的径向场强和轴向场强与交流电压U 和电容C1之积成正比，与相邻极板之间的电容成反比。
2电容式套管内电压等势线分布情况在ElecNet 软件仿真软件平台首先建立套管模型，用软件中Static2D 算法进行仿真。对套管施加318kV 交流相电压，仿真结束后，得到一系列仿真实验数据及其图形，例如电场强度、电场力、电荷和电压等结果，以此来探索套管内径向、轴向电压及场强分布情况。通过图3可以看出，套管径向电压成圆柱形分布，轴向电压成钟形分布，这种现象是由于套管内电极板长度不相等所致。而套管从内至外电压与距离成反比且相邻极板之间的电压相等，与公式1相吻合。
3电容式套管内场强分布情况
偷钱猫存钱罐当电极激励为318kV 交流相电压时，换流变套管内的最大场强出现在与连接套管相接触的换流变出线套管端部，且在最大工作相电压下，场强E 分布成“U”形。
综上所述，套管电容芯子径向场强和轴向场强成一定规律分布均匀，当内部电容值改变时，电场会发生畸变。
4气泡对套管电容值的影响分析
套管中的电容芯子是油浸纸绝缘结构，属于组合绝缘的一种。当油中溶解气达到饱和后，会在油纸层间及纸中形成微
