溫度對(duì)流動(dòng)油中金屬微粒放電特性的影響.pdf

1、大型電力變壓器常用工程純絕緣油作為其絕緣介質(zhì)，但變壓器在裝配、運(yùn)行等多個(gè)環(huán)節(jié)中，絕緣油不可避免會(huì)被金屬微粒雜質(zhì)所污染，它將嚴(yán)重影響絕緣油性能，在靜止絕緣油中可用小橋理論對(duì)其放電進(jìn)行解釋，但大型電力變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)的冷卻方式及溫差將使絕緣油開(kāi)始流動(dòng)，使其放電特性與靜止?fàn)顟B(tài)下相比有所變化。絕緣油溫度會(huì)因外部氣溫和變壓器所承載負(fù)荷差異等發(fā)生變化，而油溫是影響絕緣油性能的主要因素之一。目前，溫度對(duì)絕緣油性能的影響研究主要集中于靜止油中，因此本文

2、針對(duì)溫度對(duì)流動(dòng)油中含金屬微粒放電特性的影響進(jìn)行了相關(guān)仿真和實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備搭建了模擬變壓器流動(dòng)油道的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，確定了金屬微粒雜質(zhì)缺陷模型，得到了不同溫度下流動(dòng)絕緣油中含金屬微粒的特高頻局部放電(Partial Discharge，簡(jiǎn)稱PD)信號(hào)以及擊穿電壓，綜合考慮流場(chǎng)、電場(chǎng)和粒子運(yùn)動(dòng)三物理場(chǎng)的相互作用，利用有限元法仿真分析不同溫度和不同電壓下流動(dòng)油中金屬微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，以此對(duì)流動(dòng)油中金屬微粒的放電特性進(jìn)行了相

3、關(guān)解釋。主要工作及成果如下：
　　1）構(gòu)建了金屬微粒在流動(dòng)油中受電場(chǎng)力和油流曳力等作用力運(yùn)動(dòng)的三維幾何模型，采用有限元法仿真得到了不同溫度、不同電壓下金屬微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，發(fā)現(xiàn)金屬微粒在電場(chǎng)方向上呈振蕩狀態(tài)并沿油流方向運(yùn)動(dòng)，隨著溫度的升高和極板施加電壓的增加，金屬微粒運(yùn)動(dòng)振幅越來(lái)越大，越易到達(dá)下極板并與其碰撞，碰撞后反彈高度也越來(lái)越高。
　　2）結(jié)合金屬微粒運(yùn)動(dòng)軌跡建立了二維幾何模型，仿真金屬微粒處于不同位置、不同聚集程度和攜

4、帶不同電荷量時(shí)對(duì)油道電場(chǎng)的畸變情況，發(fā)現(xiàn)金屬微粒越靠近極板，對(duì)油道電場(chǎng)的畸變程度越大；金屬微粒聚集越緊密，沿油道電場(chǎng)方向排列越多，對(duì)油道電場(chǎng)分布影響越大；施加在極板上的電壓越大，油道電場(chǎng)強(qiáng)度越大，金屬微粒感應(yīng)電荷越多，對(duì)油道電場(chǎng)的畸變?cè)絿?yán)重。
　　3）結(jié)合仿真分析和流動(dòng)油中金屬微粒引發(fā)的放電類型，對(duì)流動(dòng)油中因金屬微粒導(dǎo)致的PD和擊穿放電過(guò)程進(jìn)行了相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)放電過(guò)程與不同溫度和不同電壓下金屬微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡密切相關(guān)，流動(dòng)油中金屬微

5、粒的擊穿特性還與出現(xiàn)PD后產(chǎn)生的氣泡情況相關(guān)。
　　4）實(shí)驗(yàn)得到了不同溫度下的PD信號(hào)，繪制了相應(yīng)的Φ-U-N譜圖、Φ-U散點(diǎn)圖和Φ-N譜圖，并提取了PD的放電幅值、放電次數(shù)等多個(gè)表征PD嚴(yán)重程度的特征參量。發(fā)現(xiàn)不同溫度下PD相位主要集中在90°和270°附近，無(wú)明顯極性效應(yīng)，隨溫度升高，PD程度減弱，當(dāng)溫度升至80℃時(shí)，PD開(kāi)始增強(qiáng)，結(jié)合流動(dòng)油中金屬微粒在不同溫度下的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)以上結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)分析。
　　5）實(shí)驗(yàn)得到了不