針對我國日益嚴重的大氣污染問題，國務院頒布實施《大氣污染防治行動計劃》，要求加快調整能源結構，增加清潔能源供應，全面淘汰和替代低效、重污染的傳統用能方式，同時還規劃建設12條重點輸電通道。近五年，國家電網公司已陸續建成投運數個±800kV/7 200MW和±800kV/8000MW輸電項目，在“十三五”中后期還將加快推進“五交八直”及后續特高壓輸電工程。

同時，南方電網公司關于《南方電網發展規劃（2013—2020）》一文也明確指出要發展以特高壓直流輸電為主的“西電東送”的技術路線。這將使得高壓直流輸電技術憑借在遠距離、大容量、低損耗等方面的技術優勢，在未來電網的發展規劃中逐漸發揮更為積極和重要的作用。

電力設備可靠性是保證電力系統安全和穩定運行的基礎，通常要求換流站的設備壽命達到30～40年。近年來，隨著特高壓直流工程的投運，換流變壓器頻繁發生故障。通過分析《2007年度影響我國直流系統可靠性指標的報告》可知：換流變壓器的絕緣問題是造成故障的主要原因。因此，換流變壓器的絕緣可靠性已然成為制約特高壓直流輸電系統建設投產和安全穩定運行的重要因素。

換流變壓器作為高壓直流輸電系統的關鍵設備，與換流閥一起作為連接樞紐，在整流和逆變側實現交直流轉換。作為換流變的核心部件，其閥側繞組與出線裝置結構是由無瓷套油浸紙套管配合無絕緣覆蓋均壓電極和多層紙筒圍屏組成。

國際大電網組織指出，換流變壓器內部連接件、閥側繞組和出線套管的絕緣失效占其總故障的65%，主要是由沿面閃絡、介質擊穿等絕緣破壞所致。對2006～2015年國家電網不同電壓等級換流變壓器的故障進行統計發現，閥側繞組類故障占總故障的76%，其中油紙絕緣放電和局部過熱引起的故障率達65%。

油紙絕緣作為換流變壓器的主絕緣，不僅要承受交直流電壓、操作過電壓和雷擊沖擊電壓，在換相瞬間或輸送能量反向時，還要承受極性反轉電壓，是目前電壓耐受能力最強、結構最為復雜同時均勻電場強度密度最高的絕緣裝置。

本文綜合國內外研究成果，介紹當前閥側繞組的油紙絕緣發展現狀和研究熱點，并對油紙絕緣在多物理場耦合下局部放電、擊穿特性和電荷輸運特性進行探討，對特高壓換流變壓器油紙絕緣的研究進行總結和展望。

結論與展望

換流變壓器閥側套管不僅長期受到直流和交流以及交/直流復合等工況的影響，還受極性反轉、操作過電壓、諧波等特殊工況以及水分、溫度等多種物理因素的影響，容易發生劣化，積聚空間電荷和界面電荷，從而發生沿面閃絡或擊穿。本文結合國內外文獻，闡述了油紙絕緣電荷特性與改性的研究現狀，主要結論如下：

1）目前已開展溫度、水分、電熱老化等因素下油紙絕緣電荷特性研究，并進入多物理場耦合階段探討。然而，對于電荷特性的研究由于受到測量方法技術等因素的制約，使其還多局限在均勻電場下穩態分布的研究，對于極性反轉、過電壓或諧波條件下電荷暫態分布的研究還較少。

2）油紙絕緣局部放電和擊穿特性主要集中于交直流復合電壓條件下，并已與電荷輸運機理相聯系。然而，對于復雜工況下，特別是電場、熱場、磁場和機械應力等多場耦合下的放電和擊穿特性尚未展開研究，機理有待完善。

3）對于纖維素紙改性，目前認為高分子材料電導特性不僅與極性有關，還與自身聚集態密切相關，高分子結晶態能夠使電導率下降，而無定型態能夠提升電導率。因此，纖維素紙介電性能可嘗試通過調整主鏈的分子結構來實現，電導性能可嘗試通過調整結晶度來實現。只有調控纖維素主鏈分子結構，減小分子極性，降低介電常數，同時改變聚集態，提升絕緣紙電導率，綜合改善油紙絕緣電導率和介電性能匹配程度，以應對不同形式電壓、水分、溫度或機械應力等多場耦合下的電場分布不均勻情況，降低沿面閃絡和擊穿事故的效果。

（摘編自《電工技術學報》，原文標題為“換流變壓器閥側套管油紙絕緣研究現狀”，作者為杜伯學、朱聞博等。）換流變壓器閥側套管油紙絕緣研究現狀