针对我国日益严重的大气污染问题，国务院颁布实施《大气污染防治行动计划》，要求加快调整能源结构，增加清洁能源供应，全面淘汰和替代低效、重污染的传统用能方式，同时还规划建设12条重点输电通道。近五年，国家电网公司已陆续建成投运数个±800kV/7 200MW和±800kV/8000MW输电项目，在“十三五”中后期还将加快推进“五交八直”及后续特高压输电工程。

同时，南方电网公司关于《南方电网发展规划（2013—2020）》一文也明确指出要发展以特高压直流输电为主的“西电东送”的技术路线。这将使得高压直流输电技术凭借在远距离、大容量、低损耗等方面的技术优势，在未来电网的发展规划中逐渐发挥更为积极和重要的作用。

电力设备可靠性是保证电力系统安全和稳定运行的基础，通常要求换流站的设备寿命达到30～40年。近年来，随着特高压直流工程的投运，换流变压器频繁发生故障。通过分析《2007年度影响我国直流系统可靠性指标的报告》可知：换流变压器的绝缘问题是造成故障的主要原因。因此，换流变压器的绝缘可靠性已然成为制约特高压直流输电系统建设投产和安全稳定运行的重要因素。

换流变压器作为高压直流输电系统的关键设备，与换流阀一起作为连接枢纽，在整流和逆变侧实现交直流转换。作为换流变的核心部件，其阀侧绕组与出线装置结构是由无瓷套油浸纸套管配合无绝缘覆盖均压电极和多层纸筒围屏组成。

国际大电网组织指出，换流变压器内部连接件、阀侧绕组和出线套管的绝缘失效占其总故障的65%，主要是由沿面闪络、介质击穿等绝缘破坏所致。对2006～2015年国家电网不同电压等级换流变压器的故障进行统计发现，阀侧绕组类故障占总故障的76%，其中油纸绝缘放电和局部过热引起的故障率达65%。

油纸绝缘作为换流变压器的主绝缘，不仅要承受交直流电压、操作过电压和雷击冲击电压，在换相瞬间或输送能量反向时，还要承受极性反转电压，是目前电压耐受能力最强、结构最为复杂同时均匀电场强度密度最高的绝缘装置。

本文综合国内外研究成果，介绍当前阀侧绕组的油纸绝缘发展现状和研究热点，并对油纸绝缘在多物理场耦合下局部放电、击穿特性和电荷输运特性进行探讨，对特高压换流变压器油纸绝缘的研究进行总结和展望。

结论与展望

换流变压器阀侧套管不仅长期受到直流和交流以及交/直流复合等工况的影响，还受极性反转、操作过电压、谐波等特殊工况以及水分、温度等多种物理因素的影响，容易发生劣化，积聚空间电荷和界面电荷，从而发生沿面闪络或击穿。本文结合国内外文献，阐述了油纸绝缘电荷特性与改性的研究现状，主要结论如下：

1）目前已开展温度、水分、电热老化等因素下油纸绝缘电荷特性研究，并进入多物理场耦合阶段探讨。然而，对于电荷特性的研究由于受到测量方法技术等因素的制约，使其还多局限在均匀电场下稳态分布的研究，对于极性反转、过电压或谐波条件下电荷暂态分布的研究还较少。

2）油纸绝缘局部放电和击穿特性主要集中于交直流复合电压条件下，并已与电荷输运机理相联系。然而，对于复杂工况下，特别是电场、热场、磁场和机械应力等多场耦合下的放电和击穿特性尚未展开研究，机理有待完善。

3）对于纤维素纸改性，目前认为高分子材料电导特性不仅与极性有关，还与自身聚集态密切相关，高分子结晶态能够使电导率下降，而无定型态能够提升电导率。因此，纤维素纸介电性能可尝试通过调整主链的分子结构来实现，电导性能可尝试通过调整结晶度来实现。只有调控纤维素主链分子结构，减小分子极性，降低介电常数，同时改变聚集态，提升绝缘纸电导率，综合改善油纸绝缘电导率和介电性能匹配程度，以应对不同形式电压、水分、温度或机械应力等多场耦合下的电场分布不均匀情况，降低沿面闪络和击穿事故的效果。

（摘编自《电工技术学报》，原文标题为“换流变压器阀侧套管油纸绝缘研究现状”，作者为杜伯学、朱闻博等。）换流变压器阀侧套管油纸绝缘研究现状