直流电压下油纸绝缘纤维杂质迁移运动特性及动力分析模型

换流变压器阀侧绕组运行过程中长期承受直流电场分量,其内部纤维杂质易积聚成桥,严重影响复合绝缘性能。为此,探究了直流电压下油纸绝缘纤维杂质迁移运动特性,对其轨迹、速度、偏移距离等特征参数进行了定量分析。在此基础上,建立了直流电压下纤维杂质动力分析模型,还原了纤维杂质的整个运动轨迹,并定量解释了其运动过程中速度及偏移距离变化的动力学机制。结果表明:球板电极下,单个纤维杂质在电极间往复运动,同时向强场区域水平迁移。其单次运动周期分为“抬升”、“上升”、“下降”3个阶段,最大运动速度可达10^(2)mm/s量级。随加压时间增加,油中纤维杂质在强场区域积聚为杂质小桥,小桥间因同号电荷相斥最终呈现中间密集而边缘稀疏的形态特征。仿真研究纤维杂质迁移运动特性,发现其“上升”阶段运动速度先急速增大再缓慢增加,“下降”阶段速度则先急剧增大至极大值而后逐渐减小,最大加速度可达10^(2)m/s^(2)量级。进一步地,纤维杂质运动过程中水平方向偏移距离随碰撞次数增加逐渐减小,其关系服从指数函数。以上研究可明确直流电压下纤维杂质全运动过程,实现杂质动力学特征定量计算,为后续纤维杂质绝缘危害性评估工作提供理论依据。

直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电特性综述

换流变压器阀侧绕组长期处于直流电场分量作用下,其绝缘面临严重的纤维杂质成桥放电问题。对此,系统综述了直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电特性研究进展。首先论述了纤维杂质在电、热、流场作用下的生成机制,指出电场下的空间电荷作用及电场力作用、热场下的热裂解及氧化裂解、流场下的分子振动均可能导致纤维脱落而形成杂质;其次探讨了油中自由纤维杂质迁移规律,提出纤维杂质运动过程主要考虑重力、浮力、库伦力、介电泳力及粘滞阻力的影响,且直流电场作用是纤维杂质成桥的必要条件;随后介绍了直流电压作用下纤维杂质诱发油中放电机理,指出纤维杂质易与水构成“核壳”高电导结构,并以直接场畸变效应及亚稳态液体成核气化效应诱发油中放电。在此基础上,提出目前直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电研究亟待解决的关键科学问题,即探究电、热、流多场协同作用下的纤维素分子链断裂机理,揭示纤维杂质动力学行为特征对油中电荷行为的影响规律。