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本研究由周俊杰、吴治诚、张乔根、张锐、倪鹤立和贺林共同完成，分别来自西安交通大学电气工程学院和国网上海市电力公司电力科学研究院。研究论文发表于《高电压技术》（High Voltage Engineering）2024年第50卷第5期，发表日期为2024年5月31日，DOI为10.13336/j.1003-6520.hve.20230817。
研究聚焦于变压器油纸绝缘层间气泡局部放电（Partial Discharge, PD）的演化特性。变压器在长期运行中，由于电、热等多重应力的作用，油纸绝缘层间易产生气泡，进而诱发局部放电，威胁变压器的安全运行。尽管局部放电可用于快速检测绝缘缺陷，但其与气泡参数的关联规律尚不明确，难以通过局部放电参量评估气泡缺陷的劣化程度。因此，本研究旨在揭示油纸绝缘层间气泡局部放电的演化规律，建立气泡参数与局部放电的关联，为变压器油纸绝缘状态评估提供参考。
研究分为实验平台搭建、实验设计与实施、数据分析与结果讨论三个主要部分。
研究团队搭建了一个局部放电特性实验平台，主要包括工频高压发生回路、实验腔体和局部放电测量回路三部分。工频高压通过调压器和无局放试验变压器引入实验腔体，采用脉冲电流法（Pulse Current Method）测量气泡局部放电信号，并使用满足国标GB/T 7354—2018的校准器进行放电量标定。实验腔体中注满KI50X型变压器油，模拟变压器的绝缘油浸渍氛围。电极结构采用平板电极，地电极通过多层魏德曼绝缘纸包绕，模拟变压器匝间多层油纸绝缘结构。气泡的高度和面积通过PVC薄膜和微量进样器进行控制与调节。
实验研究了气泡局部放电的演化过程及其影响因素。首先，通过改变加压时间和气泡位置，观察局部放电特征量（如平均放电量q、放电重复率n和局部放电相位谱图PRPD）随时间的变化规律。其次，研究了气泡位置、面积和高度对局部放电特征量的影响。实验中，气泡的位置分别位于地电极与第1层、第1层与第2层、第2层与第3层绝缘纸之间，气泡面积通过注入不同体积的气泡进行控制，气泡高度通过改变PVC薄膜厚度进行调整。
研究通过分析局部放电特征量的变化，将气泡局部放电演化过程分为起始、过渡和稳定三个阶段。起始阶段放电量快速增加，过渡阶段放电量保持在较大值后突降，稳定阶段放电量缓慢增加。研究还发现，气泡的位置、面积和高度对局部放电特征量有显著影响。气泡面积和高度与放电量呈正相关，而气泡高度与放电重复率呈负相关。此外，研究通过量化分析，建立了局部放电特征量与气泡参数的定量关系，提出了放电量与气泡高度和面积的线性关系模型。
研究结果表明，气泡局部放电的演化过程可分为起始、过渡和稳定三个阶段。起始阶段的图谱特征主要由绝缘纸表面电荷的积累引起，而过渡阶段的演化则源于氧气等电负性气体在局部放电持续作用下消耗殆尽，导致气泡内的放电模式发生改变。气泡的位置、面积和高度对局部放电特征量有显著影响，气泡面积和高度与放电量呈正相关，而气泡高度与放电重复率呈负相关。研究还通过量化分析，建立了局部放电特征量与气泡参数的定量关系，为评估气泡缺陷的劣化程度提供了依据。
本研究揭示了油纸绝缘层间气泡局部放电的演化规律及影响因素，为变压器油纸绝缘状态评估提供了重要参考。研究结果表明，气泡局部放电的演化过程可分为起始、过渡和稳定三个阶段，不同阶段的演化机制分别与绝缘纸表面电荷的积累和电负性气体氧气的消耗密切相关。此外，气泡的位置、面积和高度对局部放电特征量有显著影响，研究通过量化分析，建立了局部放电特征量与气泡参数的定量关系，为评估气泡缺陷的劣化程度提供了依据。
本研究的亮点在于： 1. 首次系统研究了油纸绝缘层间气泡局部放电的演化过程，揭示了其演化机制。 2. 通过量化分析，建立了局部放电特征量与气泡参数的定量关系，为评估气泡缺陷的劣化程度提供了依据。 3. 实验平台设计新颖，能够模拟变压器油纸绝缘层间气泡的局部放电过程，为类似研究提供了参考。
研究还讨论了局部放电特征量与气泡参数的定量关系，提出了放电量与气泡高度和面积的线性关系模型，为后续研究提供了理论基础。此外，研究还验证了绝缘纸表面状态对局部放电演化的影响，进一步明确了气泡内部气体成分和气泡参数变化是局部放电演化的主要原因。