[精品]油流带电分析

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1、一、油流带电现象在强迫油循环的大型电力变压器中，由于变压器油流过绝缘纸及绝缘纸板的表面时，会发生油流带静电现象，简称油流带电。油流带电现象国内外均有发生，惕1989年报导，美国曾有12台大型变压器因油流带电现象而损坏。我国曾于1992年对国产大型变压器质量进行过调查，调查结果表明，油流带电引发的静电放电是威胁国内大型变压器安全运行的重要因素之一。油流带电机理关于油流带电的机理目前尚有争论，现有的研究结果认为可以从油流的流动作用和交流电场的电动作用两方面来认识。就油流的流动作用而言，比较普遍的看法是，变压器的固体绝缘材料（如绝缘纸和纸板）的化学组成是纤维素和木质素，其中纤维素带有轻基（-

2、OH）,木质素带有疑基、醛基（・CHO）和竣基（・COOH）。在变压器油的不断流动下，油与绝缘纸板发生摩擦，使得这些基团发生电子云的偏移，即这样，纤维素和木质素分子就被・H6+的正电性所覆盖，绝缘纸板表面就如同覆盖着一层正极性的氢原子。带正电性的・H6+对油中负离子具有较强的亲合作用，进而吸附油中负离子,并在油一纸界面上形成仍电层。当变压器油以一定速度流动时，偶电层的电荷发生分离，负电荷仍附着在纸板表面，正电荷进入油中并随油流动，形成冲击电流，如图1一一82所示。这样，油就带正电，而纸板表面带负电。随着油的循环流动，油中正电荷越积越多，当积聚到一程度就可能向绝缘纸板放电。影响油流带电的

3、主要因素（一）油流速度与温度的影响油流速度是最主要的影响因素。油流速度增加，油流带电程度随之严重，通常认为在2〜4倍的额定流速（平均流速）下，带电倾向较为明显。例如，西北某水电厂的#1〜#3主变压器油中乙烘、总炷含量超标，乙烘含量最高达30ppm,总坯最高达164PPm。经测试和综合分析判断，认为#1〜#3主变压器油中乙烘含量增高的重要原因是由于油流放电引起的。为此将原来运行的4台潜油泵减少为3台，使油流速度降低，半年的监测表明：乙烘含量明显降低，并一直趋于稳定。由于油流速度与温度有关，所以温度变化时，油流带电程度也随之变化。图1一一87示出了在不同流速下，绕组泄漏电流与温度的关系曲线

4、。由图可见，当油温在50〜60°C之间时,油流所产生的泄漏电流达最大值。通常，变压器恰工作在这样的温度范围，显然是不利的。研究表明，油的流速在0・29m/s以下时，就不会发生放电现象，但为了安全要留有一定的格度。（二）油流状态的影响汕的流动分为层流和湍流，汕流状态通常以雷诺数表示。图1—88示出了汕流状态（雷诺数）与泄电流的图1-87不同流速下绕组汕漏电流与温度的关系图1-88泄漏电流•雷诺数的关系关系。从目中可以看出，当油流处在展流区时，泄漏电流与雷诺数成正比，且与温度有关。而在湍流区，则与雷诺数的平方成正比。从展流到湍流的过渡区域，由于汕流极不稳定，电荷的分离与雷诺数的2〜5次方成

5、正比。以层压纸管的汕流来模拟汕流的试验结果如图1-89所示。ABC位置图1-89在层压纸管模型屮静电感应电流的分布由图可见：（1）在纸管的入油口油流极不稳定，属湍流状态，其泄漏电流最大。（2）在纸管的出口处，也有类似的湍流效应。在实际的变压器屮，绕组卜•部的进汕口附近区域属湍流状态，因此该区域汕流带电程度严重。（三）励孩对汕流带电的影响图1—90所示为在一台实际的500kV单相自耦壳式变压器模型上进行不同励磁下测量静电泄漏电流的试验结果。由图可知，泄漏电流随励孩电压升高而增大，「L与油温有关，泄漏电流的峰值效应明显。图1—90变压器励磁对泄漏电流的影响（四）油系对油流带电的影响当油泵突

6、然起动时，由于油流的扰动，交界面的偶电展快速被油流分离，会使油很快增加到一个较高的起始带电度，频繁起动油泵会加剧这种现象。因此油泵的起动和切断应该逐步进行。此外，由于油泵本身的油流速度较高，很容易分离电行，在设计时，油泵大多是位于冷却器下部，油泵旋转时产生的电荷经油泵本体对地释放一部分，但有人认为，人释放量不够，会影响变压器内部的油流带电，因此有些设计作了改进，其目的是使油进/变压器之前，有一段较长的电荷释放距离。（五）油中水分的影响油中水分含量对油的流动带电倾向有明显的影响。随着油中微量水分的减小，油中的带电倾向将增加，从图1・91所示的9种美国产新绝缘油的含水量与电荷密度的关系曲线

7、中可以看出，当怕中微水含量小于15PPm时，油中电行密度剧增。这与油的种类也有关，电荷密度较高的是一种经水解处理后再用漂白土过滤的油种，电行密度较低的是一种经水解处理后再以溶剂革取的油种，两者的区别是前者无抑制剂，后者则添有抑制剂，也即抽中的其他物质对电荷密度会有一定的影响。合格的大型变压器中的绝缘油徽水含量低（约lOPPm）,使得电荷的泄放困难，故运行中的大型电力变压器油流带电问题较严重。由于温度的变化，水分在油和纸质材料问有一个连续的动态平