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1. 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室
2. 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
Published:2023
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[J]. High voltageapparatus, 2023, 59(8): 12-21.
DOI:
[J]. High voltageapparatus, 2023, 59(8): 12-21. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2023.08.002.
油纸绝缘在实际运行过程中,受到电—热耦合应力作用,其内部产生的气体以气泡的形式从界面处析出,造成局部放电甚至绝缘击穿,危害变压器的运行安全。文中通过搭建油纸绝缘电—热耦合实验平台,分别对不同温度、不同电场强度以及不同含水率条件下的油纸绝缘模型进行实验,实验结果表明,随着电场强度以及含水率的提高,气泡析出的起始温度逐渐下降。由此进一步建立油纸绝缘界面分子动力学仿真模型,以绝缘纸老化裂解过程中产生较多的CO
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为例,对其在油纸绝缘界面处的聚集状态、相对浓度,扩散系数,氢键作用以及自由体积分数进行了研究。模拟结果表明,升温提高了自由体积分数,促进了CO
分子的布朗运动,较多CO
分子扩散至界面处与绝缘油中,扩散系数提高了187.96%。相同温度作用下,随着电场强度的增大,CO
分子与其他分子间形成的氢键数量减少,导致CO
受到的分子间作用力减小,290 K时,电场从50 kV/m增大到200 k V/m时,扩散系数平均提高了90.41%;360 K时,提高14.02%。含水率的提高使得CO
分子的扩散系数平均提高了367.17%。结果表明,温度和含水率在油纸界面气体分子扩散过程中起主要作用。研究通过微观分子动力学仿真手段,揭示了电—热耦合应力对气体分子扩散的影响机制,为变压器安全运行提供了新的监测评估依据。
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