典型油纸绝缘微水扩散特性仿真分析及试验研究.pdf

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1、第50卷第1期瘩压圣笙V01．50No．12014年1月HighVoltageApparatusJan．2014典型油纸绝缘微水扩散特性仿真分析及试验研究彭倩，李先浪2，姚晓，王晓剑，陈凌，吴广宁z(1．国网四川省电力公司电力科学研究院，成都610072；2．西南交通大学电气工程学院，成都610031)摘要：绝缘纸受潮将严重影响变压器的内绝缘特性，变压器油纸绝缘体系中微水含量及微水分布状况是评估变压器绝缘状态的重要依据。基于菲克第二定律建立了油纸绝缘微水扩散的3种典型模型．并采用分离变量法和有限元方法对模型进行了仿真模拟。模拟了有化学反应参与的微水扩散过程．更符合绝缘纸长时间老化的微水扩

2、散过程。搭建了微水随绝缘纸厚度梯度分布时测试实验平台，采用微水测试传感器测量微水含量。结合实验测量数据和微水扩散的有限元模型以及广泛采用的微水扩散系数经验公式，采用遗传算法寻优。获得了优化的微水扩散分布曲面关键词：油纸绝缘；微水分布；菲克第二定律；绝缘纸老化；有限元分析；遗传算法中图分类号：TM41文献标志码：A文章编号：1001—1609(2014)01．0031—06SimulationandExperimentalResearchofTypicalMoistureDiffusioninOil-paperInsulationPENGQian，LIXianlang，YAOXiao，WA

3、NGXiaojian，CHENLing，WUGuangning(1．SichuanElectricPowerResearchInstitudeofStateGridCorporation，Chengdu610072，China；2．SchoolofElectricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Themoistureseriouslycorruptsthetransformerinternalinsulation．Themoisturecontentanditsdistribut

4、ioninthetransformeroil—paperinsulationsystemisanimportantindexforassessingtransformerinsulation．OnbasisofFick’Ssecondlaw，apartialdifferentialequationisdesignedtoanalyzethemoisturediffusingintheoil—paperinsulation，andsolvethemodelbymeansofseparationofvariablesandthefiniteelementmethod．Simulatingth

5、echemicalreactionsinvolvedinmoisturediffusionisinlinewiththelongagingofoil-paperinsulationmoisturediffusionprocess．Anexperimentalplatformwassetuptotestthemoisturedistributionandcontentwiththethicknessoftheinsulatingpapergradientbymoisturesensor．Combinationofexperimentaldata，finiteelementmodelandw

6、idelyusedempiricalformulaofthemoisturediffusioncoeficient，thegeneticalgorithmoptimizationwasappliedtoobtaintheoptimizeddistributionofmoisturediffusionsurface．Keywords：oil—paperinsulation；moisturedistribution；Fick’Ssecondlaw；paperageing；finiteelementmethod(FEM)；geneticalgorithm(GA)纸绝缘微分的气液态的相互转化，导

7、致了变压器0引言油纸绝缘微水分布始终处于动态平衡，加剧了绝变压器油纸绝缘体系中微水含量及微水分布缘纸的老化程度。变压器内部温度升高时，部分微状况是评估变压器绝缘状态的重要依据。绝缘纸水转化为气态，增加了绝缘纸中的气体体积分数．受潮将严重影响变压器的内绝缘特性[卜。由于油局部放电的可能性大大增加：微水在油纸之间的迁移加剧了油纸界面以及绝缘纸接触面的油流带收稿日期：2013—0720；修回日期：2013一O8．1O基金项目：国家自然科学