换流变压器作为高压直流输电的重要装置,保证换流变压器的稳定正常工作对于增加电网的安全性具有十分重要的意义。但是近些年来,换流变压器发生故障的次数较多,对于直流输电的正常运行造成较大负担。换流变压器长期工作,直流与交流的复合电压需要同时施加在其阀侧绕组。针对换流变压器来说,油纸绝缘局部放电的复杂程度与电力变压器相比有较大的不同,因此两者的缺陷发展程度评估存在着明显区别。局部放电作为换流变压器绝缘性能评判的主要标准,能够有效地得到变压器的工作状态。因此,换流变压器对于直资流输电系统的正常工作起到重要作用,其油纸绝缘的诊断有着十分重要的意义。目前对于复合电压下的局部放电波形特征研究较少,因此对于局部放电的单个波形的几何特征进行研究,对于提高缺陷发展阶段的划分准确率有积极影响。为了模拟换流变压器的工作环境,探究其油纸绝缘缺陷的发展规律并且与单个波形的几何特征的关联性,本文搭建了油纸绝缘局部放电的实验平台,包括球板模型和针板模型,实验材料预处理系统及脉冲电流法检测系统。本实验使用恒压法的加压方式,探究了复合电压下油纸绝缘缺陷的发展过程,使用无感电阻和示波器对局部放电的电压波形进行采集,研究了交直流电压比例为1:1的不同缺陷发展阶段的单个波形的几何特征。本文通过示波器得到单个局部放电波形,对单个波形的几何特征进行分析,构成最大幅值分布图,单个波形总时间分布图和最大幅值时间所占比例分布图。通过分析每个时间段内的局部放电平均值与构成特性,研究每个放电阶段中各个物理量的变化特性。对每一个分布图提取了方差、平均值、陡峭度与偏斜度四种特征量,然后利用K-means算法将整个缺陷发展过程进行聚类,对球板模型和针板模型油纸绝缘的缺陷发展程度进行划分,将缺陷发展程度分为缺陷发展起始、缺陷发展中期和缺陷发展后期三个阶段,波形几何特征的特征量具有明显差异。通过三个三维分布图可以看出,在每个统计时段内,单个波形的几何特征的分散性也具有一定的规律性。与球板模型相比,针板模型得到的几何参数具有更高的随机性。结合实验现象,我们可以利用特征量对油纸绝缘缺陷的发展程度进行判断。研究结果为换流变压器缺陷发展程度评估提出一种新的方法。