流动绝缘油中纤维杂质颗粒运动特性仿真研究

变压器油中纤维杂质颗粒在高压梯度场环境中易发生集聚,形成“贯通性”杂质颗粒小桥,诱发击穿放电的发生。受到强迫油循环风冷(OFAF)或导向风冷(ODAF)的影响,现场大型电力变压器中绝缘油处于流动状态,导致悬浮在绝缘油中的纤维杂质颗粒的运动特性发生改变。基于此,该文采用动力学分析方法构建了单颗粒纤维杂质在流动绝缘油中的固-液两相流多物理场模型,研究了在不同纤维杂质颗粒尺寸、电场强度幅值、油流速度、油温、初始速度和位置条件下单颗粒纤维杂质在高压直流场中的运动轨迹,获得了纤维杂质颗粒在流动绝缘油中的运动规律和影响因素。结果表明:纤维颗粒的初始速度仅对最大运动速度有影响,对颗粒与电极的碰撞次数无影响;在均匀电场中,纤维颗粒初始位置的改变,对其运动特性无影响;油流速增大将导致纤维杂质颗粒通过极板的速度变快,使得颗粒与电极板的碰撞次数减小,直径为50μm的纤维杂质颗粒在电场强度为10kV/cm、油流速度为0.4m/s的条件下几乎不会和电极发生碰撞,表明在该条件下很难形成杂质颗粒小桥,绝缘油流速是研究大型电力变压器绝缘油内纤维杂质颗粒集聚特性时要重点考虑的因素。

不同电压类型下油流中纤维杂质颗粒运动特性仿真研究

变压器油中纤维杂质颗粒受到油体流动的影响,其运动特性将发生变化,为详细探究其运动规律,采用动力学分析方法构建了单颗粒纤维杂质在流动绝缘油中固-液两相流多物理场模型,对交、直流电场下绝缘油中的不同尺寸纤维杂质颗粒在不同速度油流中的运动特性进行了系统分析。研究结果表明:油流速度对直流和交流电场下的纤维杂质颗粒影响较大,较高流速下纤维杂质颗粒不易发生碰撞,转移电荷机率降低,形成集聚的可能性减小;在直流准均匀电场中,纤维杂质颗粒在油流状态下的最大运动速度以及与电极碰撞次数和颗粒尺寸半径几乎成线性关系,且随着油流速度的增大,线性关系曲线的斜率逐渐减小;与直流电场相比,交流电场下的纤维杂质颗粒在油流作用下更加不易发生碰撞,不易在电极间转移电荷,形成“杂质小桥”的机率进一步降低。