降温过程中油纸绝缘微水析出动力学过程的仿真分析

摘要

油纸绝缘是高压、超高压和特高压大型变压器的主要绝缘形式，其内部不可避免地存在微量水分，且其稳态饱和微水含量强烈依赖于温度，当温度降低导致油中含水量高于对应温度下的饱和浓度时，部分微水将从油中析出。析出的水分一部分被附近的绝缘纸或绝缘纸板所吸收，另一部分由于重力作用而发生沉降。水分的存在将严重降低油纸绝缘的机械强度和电气强度，从而缩短绝缘寿命。因此，研究降温过程中油纸绝缘微水析出动力学过程具有一定的理论价值和工程意义。
　　基于目前国内外学者关于油纸绝缘微水的研究都集中在0～100℃温度范围的现状，本文主要探索低温环境下油纸绝缘微水析出的动力学过程。针对油纸绝缘中水分的扩散和沉降特性，分别建立其物理模型。以仿真分析为主，研究不同温度不同初始微水浓度对水分扩散过程的影响，以及油水分离的暂态过程，并通过实验验证仿真结果与理论分析的有效性。
　　研究结果表明：油纸绝缘微水析出的动力学过程强烈依赖于温度，温度越低，固体绝缘中水分的扩散速度越慢，平衡时所含的水分越少。变压器油空间各处含水量不同，随着高度的降低，水分浓度逐渐增大，底部水分达到最大值；温度越低，同一高度上变压器油中的水分浓度越大；当温度更低时，水分的分布相对均匀，底部水分聚集情况并不显著。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题来源及主要研究内容

第2章 变压器油中水分沉降仿真研究

2.1低温下变压器油的物理特性

2.2几何模型的建立及网格划分

2.3水分沉降仿真模型的建立

2.4 仿真结果与分析

2.5 本章小结

第3章 油纸绝缘微水扩散仿真研究

3.1理论基础

3.2油纸绝缘微水扩散的暂态模型

3.3仿真结果与分析

3.4本章小结

第4章 油纸绝缘微水分布实验研究

4.1油纸绝缘微水含量实验设计与测试内容

4.2实验结果分析

4.3仿真模型验证

4.4本章小结

结论

参考文献

致谢