光电离对天然酯绝缘油流注放电影响规律.pdfVIP

2023 年 6 月 电 工 技 术 学 报 Vol.38 No. 12 第 38 卷第 12 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jun. 2023 DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.220409 光电离对天然酯绝缘油流注放电影响规律 李向荣 王飞鹏 黄正勇 王 强 李 剑 （输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学） 重庆 400044 ） 摘要 利用紫外吸收剂调控天然酯绝缘油流注放电的光电离行为，对正负极性流注发光通道 轴向长度（速度）、发光照度及流注分支中温度分布等开展定量评估，以解析光电离对流注放电的 影响规律。在 25 mm 针-板电极系统及相近的雷电冲击击穿电压和击穿时间下，流注发光和流注 分支的超高速观测结果表明：流注发光通道主要沿针-板电极轴向发展并呈近似直线形态，而流注 分支则以树枝形态发展；流注发光通道沿轴向速度可从 1～2 km/s 激增至5 ～10 km/s，并以近似 直线方式贯穿油隙3 ～4 次，而流注分支轴向发展速度则均保持在0.5 ～2.4 km/s ；整体来看，正、 负极性流注的光照度均可高达 104 lx ，但正极性流注的平均发光照度略高于负极性流注。流注发 光通道演变行为表明，发光通道中的光电离呈现为明显的“先激励，再电离”的分级光电离特征； 当光电离被紫外吸收剂抑制后，流注趋于产生更多径向发展分支，并因此导致流注轴向停止长度 缩短 1～3 mm 。此外，抑制光电离导致流注通道内最高温度上升约74 ～220 K ，在流注分支通道 内产生了更多的高温热点，促进流注形成更多径向分支。分析结果证明，由于抑制光电离削弱了 流注分支头部区域的轴向电场强度，从而抑制了流注头部的电子雪崩行为，因此降低了流注分支 沿轴向发展速率。 关键词：天然酯绝缘油 流注放电 光电离 流注分支 中图分类号：TM85 ；TM21 0 引言 规模推广应用。对不均匀电场下天然酯绝缘油流注 放电进行研究，不仅可深入认识天然酯绝缘油冲击 矿物绝缘油已在变压器、电容器、电缆等充油 击穿机理，另一方面可为天然酯绝缘油的绝缘性能 电力设备中广泛应用了百余年。由于矿物绝缘油含 提升技术提供理论指导。 有直链、支链烷烃和环烷烃等非环保成分及高度致 阴影法和直接拍摄法是获取流注放电图像的两 癌添加剂，并且其 28 天生物降解率低于 30% ，矿 种主要方法。前者对流注分支通道进行成像，而后 物油电力设备一旦发生泄漏事件，会严重污染周边 环境[1-3] 。天然酯绝缘油作为矿物绝缘油的潜在替 者对流注发光通道成像。林翔等[10]采用阴影法系统 研究了极不均匀电场和雷电冲击电压下天然酯绝缘 代品，其理化与电气性能均能满足普通电力设备对 油和矿物绝缘油中流注放电的形貌特征，发现天然 绝缘油的质量要求。天然酯绝缘油 28 天生物降解率 酯绝缘油中流注分支比矿物绝缘油中流注分支稀疏， 超过 95% ，同时还具有高燃点、高吸声系数、高介 电常数及延长绝缘纸使用寿命等优点[4-6] ，已在配电 且该流注分支更加细长。具体表现为天然酯绝缘油 中的流注分支更容易沿着针板电极轴向向前发展， 变压器中得到较好的推广和