温度对流动变压器油中悬移气泡局部放电特性的影响与作用机制

张永泽1 唐 炬1,2 潘 成2 骆欣瑜1

(1. 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400030 2. 武汉大学电气与自动化学院 武汉 430072)

摘要 悬移气泡作为变压器油中的典型绝缘缺陷,它的存在极易引起局部放电(PD)。为了探究温度对流动状态下变压器油中悬移气泡PD特性的影响,搭建流动变压器油实验平台,开展大量不同温度条件下的PD实验,提取放电脉冲波形、放电相位、放电重复率和视在放电量等参数。结果表明:温度从40℃增加到80℃,放电重复率先迅速减小后略有增加,而平均视在放电量始终呈下降趋势;温度对放电脉冲波形没有明显的影响;不同温度下,放电相位均主要分布在工频负半周,且发生在270°位置的PD数量最多。进一步结合不同温度下悬移气泡的变形、融合以及电场畸变仿真,探讨了温度对悬移气泡PD特性的影响机制。

关键词:温度 局部放电 悬移气泡 流动 变压器油

0 引言

变压器油作为大型油浸式电力变压器的重要绝缘介质,其绝缘性能对整个变压器的安全可靠运行具有重要意义。变压器长期运行过程中,由于局部放电(Partial Discharge, PD)[1-2]、局部过热[3-4]、变压器振动[5]、密封不严等因素,变压器油中不可避免地存在气体。悬移气泡作为变压器油中的一种典型缺陷,其介电强度低且内部电场强度大的特性易诱发PD,容易引起变压器油劣化,导致变压器故障[6]

近年来诸多国内外学者开展了变压器油中气泡PD的研究。Pompili等探究了变压器油中金属突出物缺陷PD的发展特性,指出流注的起始和PD的发生是同一个物理事件,初始放电会产生气泡,后续伴随着气泡的膨胀发展和破裂,形成一系列有规律变化的PD脉冲簇[7]。气泡PD的剧烈程度受气泡大小、位置、气体的种类以及液体静压强的影响[8]。气泡在强电场的作用下会发生变形,呈现沿电场方向拉伸的椭球形[9],其生长和形变与变压器油隙的击穿关系密切[10-11],基于此,文献[12]建立了稍不均匀场中阴极流注起始的“气泡”模型。

然而,在实际运行变压器中,由于其内部绝缘故障、负荷变化、散热装置故障以及环境温度变化等因素,变压器油的工作温度会发生变化[13-15]。目前涉及到温度对变压器油绝缘性能影响的研究主要集中在热老化领域[16-18],鲜有学者研究温度对变压器油中悬移气泡PD特性的影响。众所周知,温度的改变会引起变压器油粘度和气体溶解度等参数的变化[19],进而影响气泡PD的特性,因此有必要对温度参数的影响进行深入研究。另一方面,变压器油受强迫油循环作用或温差效应会循环流动[20-21],在此状态下,变压器油中气泡的运动和变形不同于静止状态,气泡PD剧烈程度也明显有别于静止状态[22],流动状态下的研究更加接近实际工况,故而本文所开展的温度对悬移气泡PD特性影响的研究在流动状态下进行。

本文利用流动变压器油放电实验平台,开展了大量不同温度条件下含气泡变压器油的PD实验,从放电脉冲波形、放电相位分析(Phase Resolved Partial Discharge, PRPD)、放电重复率和平均视在放电量等角度研究了温度对气泡放电的影响,拍摄了不同温度下气泡的运动和变形,并建立了不同温度条件下气泡的融合与电场畸变仿真模型,基于仿真结果分析了温度对流动变压器油中悬移气泡PD特性的影响机理。

1 实验装置及方法

1.1 实验装置

为了研究温度对变压器油中悬移气泡PD特性的影响,构建了如图1所示的流动变压器油放电实验模拟平台。主油道由透明有机玻璃构成,总容积为11L。电极由两块距离为10mm的平板铜电极构成,其表面和边缘都经过光滑处理,电极板的直径和厚度分别为200mm和10mm。油泵驱动变压器油循环,并将循环油道中的大气团打散成为悬移气泡,为避免气泡尺寸过大,进入电极间气泡的尺寸由筛网辅助控制,网孔半径为1.5mm,因此气泡半径一般在几十mm至1.5mm之间。实验中流速恒定为0.18m/s[22]。温度的控制由加热片、制冷片、温度传感器以及控制器实现。在温度变化过程中,变压器油的热胀冷缩效应会引起装置内部压力变化,为此,本文在油道上安装了一个可收缩的储油囊,用以模拟实际大型密闭变压器的“呼吸”过程。

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图1 变压器油循环装置

Fig.1 Oil circulation setup

图2为PD测量系统。PD信号由无感电阻和IEC 60270推荐的电流脉冲法同步测量。无感电阻主要用于获取放电波形,而电流脉冲法则主要用于信号触发与PD定量。Cx为变压器油循环装置,并放置于屏蔽室中;Cd为分压电容;R1为10kW 保护电阻。耦合电容Ck与检测阻抗Zm组成电流脉冲法测量回路。瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor, TVS)与50W 无感电阻R并联,用以保护示波器。ZmR测量得到的PD信号以及Cd测量得到的工频相位信息同步输入到DPO7104示波器中。

1.2 实验方法

为了排除电源、高压接线等位置的PD干扰,首先将实验装置抽真空后注满经干燥的克拉玛依25号绝缘油,在施加30kV的交流电压时,没有检测到PD信号,因此,在后续悬移气泡PD实验中,只要外施电压低于30kV即可保证测量信号无干扰。

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图2 PD测量系统

Fig.2 PD measurement system

实际工作中变压器大多运行在40~80℃之间[23],因此设置实验温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃和80℃。为了探究温度变化方向对PD的影响,前期开展了升温和降温过程中的PD测试,结果表明,温度变化方向对实验结果无明显的影响。为了方便,本文不同温度下的实验均从40℃开始升温,并定义初始气泡含量为40℃时油中悬移气泡的总体积。在不同测试温度下,先保持装置运行30min,待悬移气泡和油中溶解气体达到平衡后再采集PD信号。

变压器油中悬移气泡的含量对PD强弱程度也有一定的影响,为了全面反映不同气泡含量下温度对悬移气泡PD特性的影响,设置初始气泡含量分别为50mL、100mL、150mL和200mL[22,24]。测试发现,不同条件下的起始放电电压均低于21.5kV,因此本文所有的PD实验电压均为AC 26.0kV,以保证PD信号的稳定发生。

2 实验结果

2.1 放电波形

图3和图4分别是初始气泡含量为200mL条件下,40℃和80℃时无感电阻测量得到的典型正负极性放电脉冲波形。可以发现,除幅值外,40℃和80℃下的放电脉冲信号波形无明显差异,正负脉冲波形比较类似,仅极性相反,脉冲持续时间约为几十ns,后续伴随有小幅振荡。此外,其他温度条件下的放电脉冲波形也没有明显差异。

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图3 40℃时正负极性放电脉冲

Fig.3 Positive and negative current pulses at 40℃

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图4 80℃时正负极性放电脉冲

Fig.4 Positive and negative current pulses at 80℃

由于PD具有较大的随机性,单次放电波形不具有代表性,因此本文统计了不同温度条件下500次放电的波形特征参数,包括90%上升沿时间tr、90%下降沿时间td和50%脉冲幅值持续时间tw,各参数定义如图3a所示。统计得到的放电波形特征参数的平均值见表1。

表1 放电波形特征参数

Tab.1 Characteristic parameters of PD waveforms

温度/℃tr/nstd/nstw/ns 4025.070.840.7 5024.670.740.5 6024.770.640.5 7024.570.840.5 8024.870.540.6

由表1可知,不同温度下PD波形特征参数差异较小,且无明显变化规律。因此从放电波形来看,不同温度下气泡放电过程没有明显差异。

2.2 PRPD图谱

为了全面分析温度对油中气泡PD特性的影响,本文连续采集了10min的PD信号,统计了放电相位、放电次数和视在放电量,并绘制了PRPD二维图谱。图5给出了初始气泡含量为200mL时不同温度条件下的PRPD图谱。

由图5可知,在不同温度下,绝大部分气泡PD集中在230°~300°之间,放电次数最多的相位均为270°,表明悬移气泡PD具有明显的不对称性,且不随温度改变。随着温度的升高,视在放电量和放电重复率均表现出减小的趋势。为了更清楚地分析温度对气泡PD的影响,本文进一步提取了不同条件下的放电重复率和平均视在放电量。

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图5 不同温度下PRPD图谱

Fig.5 PRPD patterns at different temperatures

2.3 放电重复率

图6给出了不同初始气泡含量下放电重复率随温度的变化曲线。可以发现,初始气泡含量为50mL 时,所有温度下均没有发生PD;当初始气泡含量为100mL时,随着温度的增加,放电重复率持续下降,在80℃处已经检测不到PD。初始气泡含量(150mL和200mL)较高时,随着温度的升高,放电重复率先迅速减小后略微增大,极小值出现在60~70℃之间。相同的温度条件下,初始气泡含量越大,其放电重复率越高。

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图6 不同温度下的放电重复率

Fig.6 PD frequency at different temperatures

2.4 平均视在放电量

平均视在放电量定义为同一实验条件下的所有视在放电量绝对值的平均值。不同温度下的平均视在放电量如图7所示。初始气泡含量为50mL时,没有检测到PD,因此图7中仅给出了初始气泡含量为100mL、150mL和200mL条件下平均视在放电量随温度的变化曲线。初始含量为100mL时,随着温度的升高,平均视在放电量先迅速下降后趋于缓和;初始含量为150mL和200mL时,平均视在放电量基本呈线性下降趋势。结果表明,随着温度的升高,平均视在放电量均呈下降趋势。此外,相同温度下,初始气泡含量越高,平均视在放电量越大。

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图7 不同温度下的平均视在放电量

Fig.7 The average apparent charges at different temperatures

3 分析与讨论

3.1 温度对悬移气泡总体积的影响

变压器油中气体包括悬移气泡和溶解气体两部分,其中悬移气泡对变压器油绝缘性能影响较大。本文所用的实验装置为密闭系统,如果忽略PD分解产生的微量气体,实验过程气体的总量不变。实验中所有PD测试均在溶解气体与悬移气泡平衡后进行,因此,根据油中饱和气体溶解度[19],可以得到不同温度下油中悬移气泡的总体积为

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式中,Vt为温度为t时悬移气泡的总体积;Vi为初始气泡含量;Voil为变压器油体积;St为温度为t时的饱和气体溶解度;S0为40℃时的饱和气体溶解度。

悬移气泡总体积随温度的变化曲线如图8所示。初始气泡含量为50mL条件下,在温度升高到60℃时,气体全部溶解到油中;初始气泡含量为100mL条件下,在温度升高到80℃时,油中悬移气泡的总体积仅为16mL。可以发现,在气泡未完全溶解之前,悬移气泡总体积随温度的上升呈线性下降趋势。

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图8 悬移气泡总体积随温度的变化

Fig.8 The changes of total volume of suspended bubbles with oil temperature

结合图8中不同温度下悬移气泡的总体积与图6、图7中对应条件下的放电重复率和平均视在放电量,可以进一步得到不同温度下放电重复率和平均视在放电量随悬移气泡总体积的变化规律,分别如图9和图10所示。

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图9 不同温度下放电重复率随悬移气泡总体积的变化

Fig.9 The changes of PD frequency with the total volume of suspended bubbles at different temperatures

由图9和图10可知,不同温度下,放电重复率和平均视在放电量均随着悬移气泡总体积的增大而增加,表明放电重复率和平均视在放电量均与悬移气泡总体积呈正相关,从而说明不同温度下悬移气泡总体积的变化可能是影响PD强弱的重要因素。

3.2 气泡运动、变形及其导致的电场畸变

3.2.1 实验拍摄

温度的改变不仅会影响变压器油中气体的存在形式,还会改变变压器油粘度、密度以及气液界面张力,可能会进一步影响悬移气泡的运动和变形,而变形后的气泡所导致的电场畸变也随之发生改变,可能会进一步影响PD的强弱程度。探究流动变压器油中悬移气泡运动和变形最直接、最可靠的方法是利用高速相机进行拍摄,因此本文利用阴影成像法记录了气泡的运动轨迹和形态。将高速相机(PHOTRON SA5)和强光源(AIT-100)分别放置于有机玻璃油道两侧的合适位置,使光源、油道和高速相机三点一线,调节相机焦距、帧频和曝光时间,即可拍摄得到如图11所示的气泡运动和变形图像。

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图10 不同温度下平均视在放电量随悬移气泡总体积的变化

Fig.10 The changes of average apparent charges with the total volume of suspended bubbles at different temperatures

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图11 不同温度下气泡的运动和变形

Fig.11 The moving and deformation the bubbles at different temperatures

如图11a所示,悬移气泡在油道中随油流运动的同时,逐渐靠近上极板,此后则沿上极板的下表面水平运动,因此气泡的运动过程可以划分为上升阶段和水平移动阶段。统计多组气泡的运动轨迹发现,气泡处在上升阶段的时间较短,因此油道中的气泡主要处在水平移动阶段。在水平移动阶段,气泡直接与金属极板接触,极板表面的阴极电子发射可以为气泡内部电子崩过程提供初始电子,因此气泡PD主要集中在工频负半周,由此可以很好地解释实验结果中气泡产生PD的不对称性。

在整个运动中,气泡形状不断变化。以图11a为例,在气泡运动到上极板之前,气泡形态主要呈竖直椭球形;在t =23ms时,气泡运动到上极板,且由竖直椭球变为水平椭球,在t =25ms时,气泡沿竖直方向挤压最为严重;此后,气泡竖直方向的挤压变弱,即气泡形状略有反弹。不同温度下气泡的变形差异不大,因此图11中仅给出了40℃和80℃时气泡的变形图像。对比图11a和图11b气泡的形状可知,80℃时气泡运动到上极板表面时受挤压导致的变形更为严重,可能会进一步引起电场分布的改变。不同温度下气泡形状的差异是由于变压器油动力粘度和气泡表面张力的改变导致的。温度升高,变压器油动力粘度和气泡表面张力均减小,导致气泡上浮速度增大,因此气泡运动到上极板时受到的附加质量力增大,故温度越高,气泡运动到上极板表面时受挤压导致的变形越严重。

3.2.2 气泡运动及变形模型

由3.2.1节分析可知,不同温度下气泡的形状存在一定差异,而气泡形状的改变会进一步引起电场分布的改变,油道中的实际电场分布难以直接测量,因此本文建立了气液两相流模型,用以计算气泡在电场和流场作用下的变形与电场畸变。

二维几何模型如图12所示,上下两平板电极构成油流通道,左侧为油流入口,右侧为出口,油流速度为0.18m/s,在入口处设置半径为r的圆形气泡(亦可设置多个)。模型中,变压器油和气泡的相对介电常数分别为2.2和1.0,不同温度下变压器油的动力粘度m和气液界面张力系数s设置见表2[23]

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图12 二维几何模型

Fig.12 2D geometric model

流体的运动主要受到电场力、粘性力和重力的影响,假设气液两相互不相溶,且均为不可压缩牛顿流体,由流体力学动量和质量守恒定律可得

表2 仿真参数

Tab.2 The parameters used for simulation

参数/℃m/(Pa·s)s/(N/m) 400.008 40.027 8 500.007 00.026 9 600.006 00.026 0 700.005 10.025 1 800.004 40.024 2

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式中,u为流体速度;r为流体密度;Fst为表面张力;Fe为电场力;p为压强;I为单位矩阵;g为重力加速度矢量。

模型中,流场与电场的耦合通过电场力建立,流体所受的电场力Fe可表示为

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式中,ED分别为电场强度、电位移矢量。

对于分散相气泡变形行为的研究,关键问题是追踪气泡与连续相界面的变化,本模型中使用相场方法,扩散分界面定义为一个区域,该区域的过渡利用相场变量f 表示,变化范围从-1~1,f =-1表示气泡,f = 1表示变压器油[25]。利用Cahn-Hilliard方程描述两相流动力学,通过微分方程反映扩散、有序化势及热力学驱动力的综合作用,Cahn-Hilliard方程[25]变为

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式中,g为迁移率;G为化学势,其表达式为

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式中,d 为分界面的毛细厚度。

扩散分界面的表面张力由化学势G和相场变量f共同决定,有

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气泡和变压器油的体积分数分别记为VfbVfo,可以表示为

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则分界面上的介电常数e、密度r、动力粘度m可表示为

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式中,下标b与o分别对应气泡和变压器油中的参数。

3.2.3 温度对悬移气泡运动、变形及电场畸变的影响

气泡的变形受电场强度、温度和气泡尺寸的共同影响,为了简便,本节在探究温度对气泡变形和电场畸变的影响时,设置电场强度和气泡尺寸固定。其中,电场强度为20kV/cm;在相同的电场和流场的作用下,气泡尺寸越大,变形越明显[9],因此选择半径为1.5mm的气泡为研究对象。鉴于篇幅的限制,图13同样仅给出了40℃和80℃时气泡的运动、变形及电场畸变情况。

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图13 不同温度下气泡运动、变形和电场畸变过程

Fig.13 The processes of moving, deformation, and electric field distortion of the bubble at different temperatures

由图13可知,最大电场强度Emax始终出现在气泡内部,不同温度下,气泡向右运动的同时逐渐靠近上极板,这与图11中高速相机拍摄得到的气泡运动轨迹类似。对比图13与图11可以发现,仿真结果与实验拍摄基本一致,从一定程度上佐证了仿真模型的准确性。当气泡初次接触上极板时(见图13a t =0.070s和图13b t =0.065s),气泡沿竖直方向被挤压最为严重,变为水平拉伸的椭球形,此时电场畸变亦为整个运动过程中最严重的情况。为了简便,本文仅关注整个运动过程中电场畸变最严重的情况。对比图13a t =0.070s和图13b t =0.065s可知,80℃时气泡的变形比40℃时严重,且对应的最大电场强度Emax(31.63kV/cm)也明显高于40℃的Emax(29.77kV/cm)。最大电场强度随温度的变化如图14所示。

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图14 最大电场强度随温度的变化

Fig.14 The change of maximum of electric field with temperature

由图14可知,随着温度的增加,气泡中最大电场强度呈明显的增大趋势。这与气泡运动到上极板时的变形密切相关。由此可以推测,随着温度的升高,单个气泡发生PD的概率增大。

3.3 温度对气泡融合及尺寸的影响

实验装置中气泡的尺寸分布范围较广,由于油泵的旋转,绝大部分悬移气泡的尺寸较小。为了简便,本节仿真中假设所有悬移小气泡的初始半径均为0.50mm,因此在单个气泡尺寸和油道容积固定的前提下,悬移气泡的总体积直接决定了相邻气泡之间的平均距离。仿真中,通过改变相邻气泡的间距来定性地表示悬移气泡总体积的多少。由3.1中分析可知,随着温度的升高,悬移气泡的总体积变少。以初始气泡含量为150mL为例,由图8可知,温度从40℃升高到80℃,气泡的总体积约变为原来的1/3,那么可以估算得到气泡间的平均距离增大约50%,因此,温度为40℃、50℃、60℃、70℃和80℃时,设置气泡间距分别对应为0.500mm、0.563mm、0.625mm、0.688mm和0.750mm。本文仿真了不同温度下初始气泡半径为0.500mm的气泡群在20kV/cm电场作用下的变形和融合过程,气泡数量设置为4个。鉴于篇幅的限制,图15仅给出了40℃和80℃时,气泡群的运动和融合过程。

由图15可知,40℃时,气泡群先后在0.020s和0.042s时刻发生了融合;温度为80℃时,整个运动过程中气泡都没有融合。这是由于40℃时悬移气泡间距相对较小,后侧气泡受前面气泡尾流的影响容易发生融合;随着温度的升高,悬移气泡间距增大,气泡之间的融合变得困难。

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图15 不同温度下气泡融合过程

Fig.15 Bubble fusion process at different temperatures

实际变压器油道中气泡的尺寸和分布都非常复杂,尽管本文仅在理想情况下仿真了不同温度下气泡群的行为,但是通过仿真依然可以在一定程度上说明:温度越高,悬移气泡群越难发生融合,即温度越高,大气泡数量越少。

悬移气泡PD可以看作是气泡的击穿过程,击穿场强与气泡的尺寸有关。本文所研究的气泡直径小于3mm,基本满足巴申定律的适用范围,因此气泡的击穿场强Eb可以表示[26]

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式中,d为气泡直径;常量B=2 737.5V/(kPa·cm);大气压强p=0.101MPa;当pd范围为0.2~100kPa·cm时,系数k可以表示为

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由式(10)和式(11),可计算得到Eb随气泡直径的变化曲线,如图16所示。

由图16可知,直径为0.5mm时,气泡击穿场强为50.36kV/cm;直径为3.0mm时,气泡击穿场强降低为35.81kV/cm。由此可知,气泡尺寸越大,其击穿场强越低,因此PD主要发生在大气泡中,在实际工程中,通过增加筛网等方法限制气泡的尺寸,有利于降低PD发生的概率。结合本节仿真可知,温度越高,大气泡数量越少。因此,从气泡融合角度来看,温度越高,放电重复率越低。

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图16 气泡击穿场强随直径的变化

Fig.16 The change of breakdown electric field with bubble diameter

3.4 温度对悬移气泡PD特性的影响机理

放电重复率主要受大气泡的数量和单个气泡的放电概率这两个因素的影响。第一方面,由3.2节仿真可知,温度越高,气泡中最大电场强度越大,导致单个气泡的放电概率增加,使放电重复率升高;另一方面,由3.3节仿真可知,温度越高,大气泡的数量越少,使放电重复率降低。实验中,初始气泡含量为150mL和200mL时,放电重复率随温度的升高先迅速减小后略微增大。由此推测,在温度低于70℃时,第一种作用占主导地位,大气泡数量快速减少,因此放电重复率随温度的增加迅速减小。当温度达到70℃以上时,由气泡变形导致的电场畸变对PD的影响逐渐凸显,因此,实验中放电重复率略有上升。此外,当初始气泡含量为100mL时,由于初始含量低,温度升高导致悬移气泡的总体积极少,温度的影响主要体现在第一方面,即温度越高,大气泡越难形成,因此该条件下的放电重复率较低,且随温度升高始终呈下降趋势。

平均视在放电量主要受气泡平均尺寸的影响,研究表明,在相同电压的作用下,气泡尺寸越大,其视在放电量越大[27-28]。由3.1节和3.3节中的分析可知,随着温度的升高,油中悬移气泡的总体积变少,气泡群融合难以发生,大气泡的数量减少,使悬移气泡的平均尺寸减小,因此实验中平均视在放电量随温度的增加呈减小的趋势。同理,初始气泡含量越高,气泡群越容易发生融合,平均尺寸也越大,因此实验中对应的平均视在放电量也越高。

本文的实验结果显示,变压器油温度在60~70℃之间时,油中气泡PD强度相对较弱,因此当变压器油中存在大量悬移气泡时,可以通过调节油温暂时减弱PD强度。另外,当变压器温度降低时,悬移气泡PD的强度增大,因此,在实际运行中,应该特别关注变压器降温过程中的气泡析出问题,并做好悬移气泡PD的监测工作。

4 结论

本文研究了温度对流动变压器油悬移气泡PD特性的影响,并结合气泡溶解、气泡群融合和变形以及电场畸变,分析了温度对悬移气泡PD的影响机制,得到了如下结论:

1)温度对悬移气泡PD特性的影响主要体现在放电重复率和平均视在放电量两方面。随着温度的升高,悬移气泡放电重复率先迅速减小后缓慢增加,平均视在放电量则始终呈下降趋势。

2)不同温度下,悬移气泡PD脉冲电流波形特征和PRPD图谱形状均无明显差异。相同的温度下,气泡含量越高,PD越剧烈。

3)温度对悬移气泡PD特性的影响主要通过改变悬移气泡的总体积、气泡的平均尺寸以及电场畸变程度实现。当温度降低时,悬移气泡PD更加严重,在实际工程中应特别注意。

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Effects of Temperature on Partial Discharge Characteristics Induced by Suspended Bubbles in Flowing Transformer Oil and the Mechanism

Zhang Yongze1 Tang Ju1,2 Pan Cheng2 Luo Xinyu1

(1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment and System Security and New Technology Chongqing University Chongqing 400030 China 2. School of Electrical Engineering and Automation Wuhan University Wuhan 430072 China)

Abstract Suspended bubbles are a typical insulation defect in transformer oil, which can easily initiate partial discharge (PD). To clarify the effect of temperature on PD characteristics induced by the bubbles in flowing transformer oil, an oil circulation experimental platform was designed, and a large number of PD experiments at different temperatures were conducted. Characteristic parameters of PD waveform, PD phase, PD frequency, and apparent charge were analyzed. The results show that the PD frequency declines rapidly and then increases slowly when the temperature increases from 40℃ to 80℃, whereas the average apparent charge continuously declines. Moreover, the temperature has no obvious influence on the time-domain current pulse. At different temperatures, PDs are mainly distributed in the negative half cycle of AC voltage, and the PD number at the phase of 270° is the largest. In addition, the mechanism of temperature influence on the PD characteristics in flowing transformer oil was discussed combining the simulations of deformation, fusion, and electric field distortion of the bubbles.

keywords:Temperature, partial discharge, suspended bubble, flowing, transformer oil

中图分类号:TM855

DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190128

国家自然科学基金资助项目(51977158)。

收稿日期 2019-01-27

改稿日期 2019-07-22

作者简介

张永泽 男,1988年生,博士研究生,研究方向为电气设备绝缘在线监测与故障诊断、液体电介质局部放电。E-mail: yongzezhangzyz@163.com

潘 成 男,1986年生,博士后,副研究员,主要从事局部放电机理、表面电荷积聚特性研究。E-mail: pancheng2036@gmail.com(通信作者)

(编辑 崔文静)