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《清华大学》 1998年
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超高压变压器油流静电带电的计算模型及实验研究

涂愈明  
【摘要】:国内外己发现多起由于变压器油流静电带电引发的恶性事故。变压器油流 静电带电问题己成为影响500kV及以上电压等级大型电力变压器安全运行的 关键因素,引起国际有关学术组织和广大研究人员的极大关注和兴趣。变压器 油流带电问题受到油速、油温、外加交流电场、油和固体绝缘材料性质等多种 因素的影响,涉及到静电学、流体力学、电化学和材料学等多个学科,同时问 题本身又具有很大的分散性。因此,深入开展变压器油流带电问题的研究具有 重要的理论意义和实际意义。 迄今为止,对于超高压变压器复杂油道结构中的油流带电现象,还没有一 个既能考虑油道中油的流动对起电的影响,又能考虑外加交流电场对油流起电 的影响的计算模型见诸报导:也还没有一个既在几何结构上,又在电荷的产生 和泄放规律上可模拟超高压变压器下端部实际油道中的油流带电现象的实验 模型见诸报导,填补这两方面的空白正是本文工作的目的。本文工作的主要内 容及所取得的主要成果归纳如下: 首先,在综合考虑油流的流动作用和外加交流电场的电动作用两种作用机 制的前提下,针对油流的紊流状态,推导出油中电荷密度方程的两种约束条件, 解决了以往求解电荷密度方程时所面临的,必须人为给定油/纸界面电荷密度的 困难。由此建立的计算模型小仅可以考虑油流速率、油的电导率、温度和外加 交流电场等重要因素对油流带电程度的影响,而且还可计及流体运动粘度以及 油中离子的性质(如离子迁移率和扩散系数)等其它因素的作用。 其次,针对油流带电问题中媒质运动的特点,提出用混合格式的有限差分 算法以及迎风有限元算法求解变压器油流静电带电问题的电荷密度方程,解决 了采用中心格式有限差分法和常规有限元法求解电荷密度方程所引起的数值 解易失真振荡问题。 第三,针对超高压变压器下端部油速高、交流电场大,易引发油流带电事 故的特点,提取出具有扁矩形截面的均匀油道模型进行了透彻的理论计算分 析。在此基础上,设计了具有扁矩形截面、可改变串并联结构的三层油道实验 模型。该模型可以外加较高的交流电压以研究交流电场对油流起电的影响。低 压极板设计成七块分立电极的结构,可以测试沿流动路径不同部位的泄漏电 流。 第四,在理论分析的基础上,合理周密地设计了实验内容、实验步骤、测 试方法和防干扰措施,使实验具有较好的重复性。并且,根据收集箱的电流泄 放规律提出了一种简便有效的研究交流电场对油流带电影响的方法。 第五,对于所设计的油道模型,实验测试结果和理论计算结果两者基本吻 合。研究中得出的关于油流流速、流态、油温和外加交流电场等因素对油流带 电影响的结论对超高压变压器的设计、运行具有指导意义。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1998
【分类号】:TM855

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【引证文献】
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1 闫泽陆;变压器油流带电现象及其静电可靠性的研究[D];南昌大学;2010年
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【参考文献】
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【共引文献】
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1 张艳利;局部通风掘进工作面换热系数计算方法研究[D];河南理工大学;2010年
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7 闫泽陆;变压器油流带电现象及其静电可靠性的研究[D];南昌大学;2010年
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【同被引文献】
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3 涂愈明,王赞基,江缉光,萧达川;超高压变压器油流静电带电问题的研究现状[J];变压器;1997年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【二级引证文献】
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2 池明赫;油流对复合电场作用下换流变压器油纸绝缘击穿特性影响的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
3 高源;换流变压器油纸绝缘油流带电实验系统设计[D];哈尔滨理工大学;2009年
4 王琼;不同电压形式下油纸绝缘柱板模型局部放电的特征[D];华北电力大学;2012年
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5 洪光三;;25号超高压变压器油的研制及其应用[J];变压器;1991年01期
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