在极不均匀电场下变压器油中气泡运动过程及回旋现象

摘要

长期运行的油浸式电力设备内部会有少量气泡存在于变压器油中，而设备内部复杂的电场环境会使油中气泡运动形态发生改变，这将会引起电场畸变并最终造成绝缘劣化。本文设计了气泡自动生成装置，通过该装置模拟油中气泡产生，利用高速相机对其运动轨迹进行捕捉；通过有限元仿真软件建立气液两相流模型，获取气泡周围电场分布；借助仿真模型从力学角度对气泡上升时所伴随发生的回旋现象开展讨论。利用图像处理软件对拍摄结果进行处理，分析气泡尺寸以及电场强度对于气泡运动轨迹的影响，结果表明，气泡尺寸增大以及电场强度的增加均会改变气泡自身受力情况使运动偏移量增大；结合仿真计算分析可知，极不均匀电场的存在使气泡不同区域场强有所差异；对气泡表面区域进行划分并利用仿真结果对该区域受力进行计算，发现气泡不同区域受力方向各异，极不均匀场的存在导致表面受力不均是引发气泡位移、形变最终造成多气泡回旋的主要原因；两电极间出现多气泡短暂聚集，使电场畸变进一步加强，造成绝缘性能显著下降。研究结果可应用于长期运行的油浸式电力设备运行状态评估。

关键词

气泡 / 变压器油 / 气泡回旋 / 极不均匀电场

基金资助

国家自然科学基金项目（52007138）; 西安市碑林区科技计划项目（GX2209）