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均勻直流電場下變壓器油中金屬微粒聚集特性研究

來源：電工電氣發布時間：2022-08-29 09:29 瀏覽次數：688

均勻直流電場下變壓器油中金屬微粒聚集特性研究

邱虎^1，2，楊旭^1，2，羅傳仙^1，2，張靜^1，2，文豪^1，2

(1 南瑞集團(國網電力科學研究院)有限公司，江蘇南京 211106；

2 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司，湖北武漢 430074)

摘要：金屬微粒在變壓器油道內部出現匯聚或堆積，由于其強導電性，會大大縮短油隙的絕緣有效距離，引發局部放電甚至絕緣擊穿。利用變壓器油中金屬微粒運動觀測平臺試驗裝置和高速相機捕獲不同外施電壓幅值下金屬微粒在橢圓形平板電極間的聚集過程，試驗結果表明：當外施電壓為 10 kV 和 20 kV 時，電極間金屬微粒濃度隨電壓施加時間逐漸降低，變壓器油中無法形成金屬微粒“小橋”，而當電壓升高至 30 kV 后，金屬微粒“小橋”將在平板電極邊緣出現；對油中微粒進行受力分析，發現微粒在電場邊緣所受電場梯度力可高達重力的 6 倍，微粒會在電場梯度力的作用下向電極邊緣運動，從而聚集形成金屬微粒“小橋”，最終引發絕緣擊穿。

關鍵詞： 變壓器油；直流電壓；金屬微粒；聚集特性

中圖分類號：TM406 ；TM855 文獻標識碼：B 文章編號：1007-3175(2022)08-0058-05

Research on Clustering of Metal Particle Accumulation Characteristic in

Transformer Oil Under Uniform DC Electric Field

QIU Hu^1,2, YANG Xu^1,2, LUO Chuan-xian^1,2, ZHANG Jing^1,2, WEN Hao^1,2

（1 Nanjing NARI Group Corporation(State Grid Electric Power Research Institute), Nanjing 211106, China;

2 Wuhan NARI Limited Liability Company of State Grid Electric Power Research Institute, Wuhan 430074, China）

Abstract: The metal particle could gather and accumulate inside the transformer oil tunnel. It has strong conductivity and could help shorten the effective insulation distance, trigger partial discharge, and initiate insulation breakdown. This research captured the gathering process of metal particles among oval plate electrodes under various voltage amplitude of the applied voltage by using an observation platform experimental setup of the metal particle movement in the transformer oil and high-speed camera. The metal particle consistency among the electrodes decreased with application time when the applied voltage was 10 kV and 20 kV, and the metal particle bridge could not be formed in transformer oil. When the voltage is up to 30 kV, and the metal particle bridge would emerge around rim of the plate electrodes. In addition,this paper analyzed the particles in the oil. It found that the electrical gradient force on particles is six times higher than gravity. Particles would move to the electrodes under the electrical gradient force,gathering as a bridge and triggering the insulation breakdown.

Key words: transformer oil; DC voltage; metal particle; accumulation characteristic

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