近年来随着我国电力行业的飞速发展,整个电力系统也正朝着高电压、大容量的趋势发展。尤其是今年我国直流输电技术的兴起,包括目前正在建设中的昌吉-古泉直流输电工程,其直流输电电压已经达到± 11 OOkV,此电压水平为世界最高的直流输电电压等级。作为直流输电系统中最重要设备之一的换流电压器,其安全性决定了局部、甚至整个输电网络的可靠性。由于换流变压器的运行工况特点,每台换流变压器将在出厂试验将分别进行交流外施、直流外施、直流极性反转的考核。本文将基于某台已经通过试验的工程产品为基础,结合解析法、边界元、有限仿真在对于交流外施、直流外施、直流极性反转电压作用下换流变压器绝缘系统的电场分布的不同特点进行深入讨论,以及如何进行电场优化,降低电场强度。本文的首先主要介绍了目前国内外目前用于变压器的绝缘结构电场分析发展现状,以及目前本文重点解决的问题。主要介绍了解析法、边界限元、有限元的基本理论,以IES electro 2D边界元,Infolytica Elecnet 2D、3D有限元工程仿真软件的仿真应用。针对换流变压器绝缘结构在交流电压下的电场分布特点,利用数学解析法与2D边界相结合的方法进行深入研究,主要包括变压器内部均匀电场进行分析以及如何进行均匀区域的电场优化;以及端部区域的不均匀电场分布,将对绕组端部的不均匀电场分布系数进行详细讨论,分析电场不均匀系数与形状的关联性,以及如何进行端部交流电场的优化设计。针对换流变压器绝缘结构在直流外施电压作用下的电场分布特性,并讨论结合2D有限元分析换流变压器的交、直流电场分布的不同特点,在不同的切割面仿真对于直流电场分析的影响,外施加直流电场在不同温度条件下的分布情况经如何进行相关的直流外施直流电场优化。本章节还将换流变压器在直流极性反转试验下的暂态过程进行电场分析,深入讨论暂态下在纸板与油中电场的变化趋势。本文最后对交流、直流电场仿真结果进行对比,以及如何展开对于相应的仿真结果进行有效的评估,通过VBA的编程语言对仿真结果进行程序化评估。