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变压器油流带电现象及其静电可靠性的研究

作　者: 闫泽陆
导　师: 张忠会
学　校: 南昌大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 双电层油流带电静电可靠性植物油和合成油空间电荷密度暂态
分类号: TM401.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在固体/液体两相的交界面,表面的物理化学反应使双电层结构逐步形成,一旦液体变为流动状态,则双电层结构的一部分(扩散层)受流体扰动而随之一起运动,在此过程中液体中有冲流电流形成,并逐渐达到动态平衡。这就是流动起电现象。在强迫油循环冷却的大型变压器中,油/绝缘纸界面会发生油流带电现象被认为是造成变压器事故的重要原因之一,尤其是对高电压等级变压器的安全运行造成威胁。近年来由于变压器油泄漏而引起的环境污染问题越来越严重,变压器厂商及相关部门提出研发酯类油(植物油和合成油)以取代矿物油的建议。本文针对已经研发出来的4类酯类油应用模拟变压器油道循环系统进行基于油流带电现象的静电可靠性研究,主要包过对电荷生成电流以及电荷累积电量两方面的指标做出鉴定。其次将其结果与标准矿物油做比较分析。本文从理论上建立了油道模型,通过计算仿真得出油道内油/纸界面附近的空间电荷密度分布情况以及冲流电流的数值。分析油流带电的暂态过程有助于理解全部物理过程,同时本文还分析了油流速度,油温,油本身的特性等因素对暂态时间常数的影响,并提出了两种方法计算暂态时间常数。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-19
  1.1 油流带电现象的提出  8-9
  1.2 油流带电现象的机理  9-16
    1.2.1 双电层结构的提出  9-12
    1.2.2 双电层的形成  12-13
    1.2.3 双电层在液体对流下的扰动:流动带电  13-14
    1.2.4 油流带电的机理  14-16
  1.3 影响油流带电现象的主要因素  16-17
    1.3.1 油流速度  16
    1.3.2 油纸系统结构  16
    1.3.3 油的电导率  16
    1.3.4 油的含水量  16-17
    1.3.5 油温  17
    1.3.6 外加电场  17
  1.4 本文的主要工作  17-19
第2章模拟变压器油道循环系统  19-27
  2.1 模型介绍  19-22
    2.1.1 外部循环部分  20-21
    2.1.2 传感器  21-22
  2.2 实验标准规程  22-23
    2.2.1 实验准备阶段(3天)  22
    2.2.2 测量阶段(2天)  22-23
  2.3 实验测量结果  23-26
    2.3.1 定义所得电流  24
    2.3.2 油流阶段  24-25
    2.3.3 非油流阶段  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章油流带电理论分析  27-45
  3.1 建立油道模型  27
  3.2 所涉及公式的推导  27-35
    3.2.1 空间电荷密度ρ的推导  27-33
    3.2.2 壁面生成电流I_W的推导  33-35
  3.3 油流带电现象定性分析  35-44
    3.3.1 动态平衡时的空间电荷密度以及冲流电流  35-41
    3.3.2 流速和温度对冲流电流的影响  41-42
    3.3.3 油道传感器等效模型  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章变压器油的静电可靠性研究  45-53
  4.1 引言  45-46
  4.2 VOR的油流带电现象指标分析  46-50
    4.2.1 测量结果  46-48
    4.2.2 结果分析  48-50
  4.3 植物油的油流带电指标比较  50-51
  4.4 两类油的油流带电指标比较  51-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章油流带电现象暂态分析  53-63
  5.1 速度的影响  53
  5.2 温度的影响  53-54
  5.3 油种类的影响  54-55
  5.4 油道电路模型时间常数研究  55-62
    5.4.1 实验数据分析求解  55
    5.4.2 曲线拟合求解  55-61
    5.4.3 两种方法的比较  61-62
  5.5 本章小结  62-63
第6章结论与展望  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69-81
  附录A  69-78
    A.1 Nynas油流带电现象指标分析  69-71
    A.2 Nynas traitee油流带电现象指标分析  71-72
    A.3 Agrilec additivee a 0.08% DBPC油流带电指标分析  72-74
    A.4 VON油流带电指标分析  74-76
    A.5 ES7油流带电指标分析  76-78
  附录B 油流速度和温度对3种参数的影响  78-80
  附录C 油道等效电路模型  80-81
攻读学位期间发表的论文  81

变压器油流带电现象及其静电可靠性的研究

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