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强油冷却式变压器油流带电分析. .

强油冷却式变压器油流带电分析. .

点击数:7964 次   录入时间:03-04 12:01:16   整理:http://www.55dianzi.com   电工基础

由于变压器的容量和电压等级不断增大,对强油循环冷却要求的提高,绝缘结构的紧凑化,材料干燥度的增加,使得绝缘油流过油道时,就会在油纸界面上产生电荷分离,进而形成油道中局部电荷的积累,即出现油流带电现象。这种积聚达到一定程度,在油中产生浮云状的直流势差,产生闪络放电,破坏油道的绝缘性能,因此油流带电成为引起变压器故障的因素之一。   

  近些年来,国内运行中的500 kV变压器相继发生数起重大事故,据有关资料报道,安徽洛河、山东潍坊的故障变压器就存在着明显的油流带电情况,部分500 kV变压器在出厂实验时也发现有油流放电的迹象,甚至在个别运行中的220 kV变压器也曾有类似的油流放电现象出现。因此,油流带电问题应引起我们的高度关注。   

1 油流带电的机理   

  变压器中的流体带电不同于其它的流体带电,因为变压器通常由液体和固体两种材料承担电力绝缘,而且,它的流体带电是在一封闭的系统内进行,也就是在一个气、水成分受控制的封闭循环系统内进行。   

  在变压器中油流带电,特别是紊流的影响已导致几起变压器烧毁事故, 如洛河电厂的变压器事件。紊流为什么起电呢?这是因为在紊流条件下,流速分量同流向垂直,如单管模型的流体带电表示电荷分布不规律。剩余电荷密度几乎均匀地分布于流体截面,电荷从管壁上激出。 
2 影响油流带电的几个因素   

  从变压器的结构来看,可分为芯式与壳式。大亚湾核电站的主变为芯式结构,联变为壳式结构。有关资料表明:壳式结构的油流带电现象较多于芯式结构。   

  现将国内外资料中,有关影响油流带电的几个因素分述于下。   

2.1 与流速及温度的关系   

  从泄漏电流与流速、油温的关系曲线可知,这里流速等于1Pu,表示最小流速。在这个流速下油温达到50℃时才会发生静电放电 。通常,由层流引起的流体电流同流速成正比,但在紊流条件下,流体电流同平均速度的7/4次方成正比,假若有旋涡产生,将会同平均流速的二次方成正比。但实际运行的变压器结构复杂,油流的局部偏差不可避免,即使在设计时考虑了油流情况,绕组泄漏电流仍对流速表现出有较大的依赖性,从2次方到4次方。   

  对油温的依赖关系方面,油温上升,雷诺数增加,流体由层流向紊流变化。当流速为一定值,导电率愈高即油温愈高,电流密度也愈大;反之,油温愈高松弛时间越短,泄漏电流就愈大。   

  此外,图3还说明,任何流速下模型变压器均在50~60℃的油温时出现最大泄漏电流,油温更高或更低,绕组的泄漏电流均有所下降,泄漏电流最大时的油温一般在20~60℃.   

  因此,变压器发生油流放电故障时,其油的温度应在20~60℃范围内;也就是说变压器空载时,其油温在45~50℃,若在1Pu流速下,亦可能会发生静电放电。   

2.2 绝缘材料的表面情况   

  各种不同的固体绝缘材料如牛皮纸、绝缘纤维板和棉布带都会用于变压器中,它们有不同的表面条件及电流密度。 带电程度按表面粗糙程度随牛皮纸、纤维板、皱纹纸和棉布带的排列顺序依次加大。棉布带的允许带电程度大约是牛皮纸和纤维板的10倍,同样,皱折牛皮纸使其表面起毛,则带电程度也增加约10倍。   

  此外,从微观的角度看,接触面增大,能导致大量静电电荷产生。这对壳式变压器绕组中的油道接触面来说,是带电的因素之一。   

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