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均匀直流电场下变压器油中金属微粒聚集特性研究

来源：电工电气发布时间：2022-08-29 09:29 浏览次数：303

均匀直流电场下变压器油中金属微粒聚集特性研究

邱虎^1，2，杨旭^1，2，罗传仙^1，2，张静^1，2，文豪^1，2

(1 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司，江苏南京 211106；

2 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北武汉 430074)

摘要：金属微粒在变压器油道内部出现汇聚或堆积，由于其强导电性，会大大缩短油隙的绝缘有效距离，引发局部放电甚至绝缘击穿。利用变压器油中金属微粒运动观测平台试验装置和高速相机捕获不同外施电压幅值下金属微粒在椭圆形平板电极间的聚集过程，试验结果表明：当外施电压为 10 kV 和 20 kV 时，电极间金属微粒浓度随电压施加时间逐渐降低，变压器油中无法形成金属微粒“小桥”，而当电压升高至 30 kV 后，金属微粒“小桥”将在平板电极边缘出现；对油中微粒进行受力分析，发现微粒在电场边缘所受电场梯度力可高达重力的 6 倍，微粒会在电场梯度力的作用下向电极边缘运动，从而聚集形成金属微粒“小桥”，最终引发绝缘击穿。

关键词： 变压器油；直流电压；金属微粒；聚集特性

中图分类号：TM406 ；TM855 文献标识码：B 文章编号：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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