极性反转电压下黔南干式变压器油的击穿特性

　　极性反转电压下黔南干式变压器油的击穿特性王永红，魏新劳，朱宝森，陈庆国，聂洪岩（哈尔滨理工大学黔南干式变压器与工程学院，黑龙江哈干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。尔滨150080）不同间隙和温度下，对黔南干式变压器油隙进行了极性反转电压击穿，包括高压电极、低压电极、屏蔽电极和绝缘支撑。高低压电极的直径为90mm，导角的半径为15mm，高度为50mm.屏蔽与低压电极间隙为2mm，高度为20mm，避免了绝缘支架漏电流对电流测量的影响。电流测量在低压电极与屏蔽之间通过屏蔽电缆引出来获得电压升高采用阶梯步进方式，步进量AV为5kV，图中AV=匕-Vi.第一次施加到-Vi电压时间为30s，每次极性反转（图中-Vi ~ Vi或V2~ - V2）时间t2为60s，同极性电压升高（图中Vi~V2）时间为5s.同一电压持续时间L取i0min.样品中击穿电压相对较高的5个样品的电流作算术平均，平均电流变化曲线如所示。经计算，6mm油隙的击穿场强绝对值的平均值为8. 8mm油隙为没有发生在极性反转位置；随油隙距离增大，击穿电压升高。计算的击穿场强数值也出现了升高。

　　可以说明，种油隙平均电流变化规律一致，同一电压下，电流出现了明显从暂态到稳态的变化过程。

　　2.2不同温度。对每个温度点下的10个击穿电压值的分布情况如所示。取10个样品中击穿电压相对较高的5个样品的平均电流变化曲线如所示。

　　说明黔南干式变压器油击穿场强与温度相关，在40C以下时，随温度升高，击穿场强升高；在40C以上时，随温度升高击穿场强下降，在40C时出现了最大值。由可见，击穿电压出现时刻的概率分布不同。低温时击穿电压不出现在极性反转位置，高温时击穿经常在极性反转位置；不论低温还是高时间/min（c）60T下击穿电压分布时间/min（叩丈下方穿电压分布，00>时间/min（e）100T下击穿电压分布不同温度下的平均电流由可见，在各种温度下，油隙平均电流随施加电压升高而增大。在同一电压下，平均电流随温度升高而增大，而且都出现了从暂态到稳态的变化过程，这个过程的规律相差很大。低温时电流由小到大缓慢变化，高温时电流出现了过冲，电流由大到小变化。

　　3离子运动与击穿规律的讨论3.1液体电导的一般规律作为弱极性介质，黔南干式变压器油的电导一般为杂质（包括溶解的气体、水分、酸或碱、有机盐等）电导。

　　在弱电场下（黔南干式变压器油能承受的电压均属于该范畴），杂质分子仅有极少一部分由于热振动离解而形成的正负极性的电离子，离解的正负离子相碰撞也能复电 话：0635-8888299合成中性分子（纯水即为弱电解质，25°C时电离的H+和OH-离子浓度为1x10-7ml/L，100C时为1x10-6ml/L，从含杂质的普通水和纯水的导电特性看，含杂质时，有其它离子存在，普通水的离子浓度要高得多）。

　　分子的热振动能量服从波尔兹曼分布，离解和复合速度相等时，离解速率N（单位体积内每秒钟离解的分子数）和离子的浓度n可以表示为子离解势垒；k为波尔兹曼常数；T为绝对温度。

　　液体中的离子在松弛时间内与邻近的分子束缚在一起，在某一位置作振动，而另一段时间因碰撞得到较大的动能超出邻近分子的束缚势垒时，与相邻的分子分开，迁移一个与分子尺寸可相比较的一段路径后，再次被束缚。在电场时，离子沿各方向迁移几率相等，总体离子电流。在电场作用下，沿电场方向运动的势垒降低，沿电场反方向运动的势垒上升，沿电场方向产生的过剩离子数为A nqSv /u0定向运动便产生了离子电流。离子平均迁移速度率V与离子电流密度可以描述成以上常用的统计规律很好地解释了稳态下黔南干式变压器油电导电流随温度和场强等变化的关系。在开始施加电压过程和极性反转时的离子的运动情况，必须建立新的模型解释。

　　3.2离子运动模型建立从离子电导一般规律可以看出，正负离子的产生是分子热振动的结果，同时离子会复合成分子。在电场作用下，仅有一小部分过剩离子运动产生电导。由于离子的平均跃迁距离远小于极板之间的距离，所以过剩离子中的一小部分正负离子能够达到电极中和产生电极电流。

　　平衡（稳定）状态下，单位时间内离子数应该满足热离解离子数=复合离子数+中和离子数。

　　当等号不成立时，便会出现变化（暂态）过程。

　　在单位时间内离子运动的平均距离为5，设电场间隙地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号d为5的m倍，则暂态过程彻底完成需要m个单位时间。假设离子在所处的区域内均匀分布，则在第个单位时间，热电离产生的浓度为的离子，沿电场方向产生的过剩离子为，这些过剩离子有5距离空间的离子能够达到极板，间隙内剩余（d-5）距离空间的过剩离子。在第二个单位时间内，会有相同浓度（第一个单位时间内的过剩离子与总离子数相比较可以忽略）的离子产生，沿电场方向也产生的过剩离子A~和相同距离5的位移，但与第一个单位时间不同的是，第一个单位时间内剩余的过剩离子由于复合作用浓度下降到A%同时也完成了5距离的移动。如次累计，当单位时间数增加到定程度后，由于离子复合的作用，第一个单位时间离解的过剩离子已经不存在了，离子运动进入稳态过程。在传 真：0635-8888109整个间隙内，过剩离子的空间分布如所示。同时考虑存在正负极性离子时，过剩离子的空间分布如0所示，其中阴影部分为正负离子浓度差，即极板附近形成了反极性电荷的集聚。由此，引起的电场分布如1所示。

　　正负过剩离子运动规律的差异会导致电场分布空间非对称性；电场强度变化会导致过剩离子运动发生改变，通过弱场区域离子运动速度减慢，通过强场区的运动速度加快，也会导致电场改变，所以实际电场分布与1会有所差异。

　　按照以上离子运动模型，极板电流及电场的分布与过剩离子的复合速度、离子运动速度（单位时间内离子运动的平均距离5）和极板间距有关。

　　其他条件不变时，随温度增加，过剩离子复合速度和运动速度都增加，电场畸变减弱；其他条件不变时，电场强度增大，过剩离子运动速度与复合速度增加，电场畸变减弱。

　　电压升高使电场增加，离子运动速度加快，极板电流增加，电流和电场从种稳态到另外一种稳态变化，电压升高前极板附近集聚的部分离子迅速到达极板中和，运动速度快时中和速度快。实验结果中便出现了低温时电流持续上升，高温时电流过冲现象。

　　同极性电压升高会导致变化过程中比稳态后电场畸变严重的情况。

　　3.3.2极性反转过程电流与电场企业账号：1611 0032 092 00213 086变化极性反转时，电极极性变化导致离子做相反方向的运动。离子运动速度慢时，极性反转前集聚的过剩电荷运动过程中会被复合，达不到新极板，极板电流不受影响；离子运动速度快时，反转前集聚的过剩电荷会迅速到达新极板，电流迅速增加。实验结果中低温为离子运动速度慢的情况，高温为运动速度快的情况。

　　极性反转会造成极板附件电荷集聚由同极性到反极性的变化，极板附近电场由弱到强的转变，转变速度缓慢时集聚电荷对电场增加影响小，转变速度快时受集聚电何影响大。

　　3.3.3极性反转电压下的击穿规律般，击穿电压与电场畸变程度有关。电场畸变造成局部场强过高，引起局部放电或击穿，最后导致整体绝缘本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。击穿。

　　相同温度和场强下，油间隙在一定范围内变化不会影响电极附近离子浓度分布，场强畸变变化不大，所以在极性反转电压下，联系人：陈经理击华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 穿场强没有出现随油间隙增加而下降的“体积效应”现象。邮 箱：1262980066@qq.com

　　同极性电压升高瞬间使电场畸华盈非晶合金变压器有限公司变，论在低温还是在高温状态下，油隙击穿概率都提高。

　　在极性反转过程中，高温时离子运动速度快，受离子集聚影响，电极附近电场强度增大。所以，高温时击穿会常常发生在极性反转过程中。

　　稳态时，随温度增加，离子运动和复合速度加快，电场畸变减弱。所以低温时更容易在稳态击穿。

　　黔南干式变压器油在极性反转电压下击穿的温度特性是以上3种情况共同作用出现的结果。

　　4结论在极性反转电压下，击穿场强随油间隙没有出现“体积效应”现象；黔南干式变压器油击穿电压与温度相关，出现击穿电压由低到高，再由高到低的变化，在本实验温度点范围内，40出现了击穿场强的******值；在极性反转后，流过油隙的电流出现了暂态过程，该过程随温度变化明显；采用提出的离子运动模型可以解释极性反转电压下黔南干式变压器油击穿的规律；[ci手 机：13287501888tyname]干式变压器油的击穿特性及其规律研究结果对于换流黔南干式变压器绝缘结构设计及安全运行具有重要的价值。