特高压大型充油设备电弧燃爆过程压力传播特性研究

摘要

大型充油设备油箱内部区域发生局部高压放电时,会使放电区域变压器油瞬间气化并产生爆炸压力波。为了研究上述过程中压力波在变压器油箱内部以及升高座区域的传播特性,依据实际实验情况建立三维几何模型,并划分多面体网格,采用FLUENT软件进行数值模拟。计算过程中通过Profile文件在放电区域加载实际放电能量曲线,并且通过气液两相流模型考虑气体和液体的可压缩性对其进行计算求解。结果表明:电弧能量4.929 MJ、持续时间58.6 ms情况下,计算得到升高座顶部监测点压力峰值为1.21 MPa,油箱左侧顶部位置监测点压力峰值4.62 MPa,油箱右侧顶部位置监测点压力峰值3.79 MPa;升高座区域内达到的压力峰值随着距离故障点位置的增加而不断减小。将仿真得到的不同监测点位置压力峰值以及压力变化趋势与实验结果进行对比,二者具有较好的一致性,验证了仿真计算模型的有效性。通过数值模拟手段建立油箱内电弧故障放电仿真模型并求解,可获得油箱及升高座内各位置的详细压力变化曲线及三维空间内压力波传播规律,能够极大地减少放电实验所产生的人力和物力损耗,并为变压器油箱内电弧燃爆事故预防提供有效的理论依据。