用于直流陡脉冲复合电场净化脏污变压器油的可循环反应器研制
发布时间：2021-08-29 00:58
为开展直流陡脉冲复合电场净化脏污变压器油的实验研究,研制了1套可循环运行的电场反应器。首先建立了油中杂质颗粒在直流及脉冲电场作用下的受力模型,得出适合净油的电场类型;然后采用Ansoft Maxwell仿真软件对板-板电场反应器、线-筒电场反应器进行电场分布的优化仿真;最后,综合考虑电气、机械等因素,对反应器的循环方式、板间距离、使用材料等进行设计和制作,并进行性能测试。模型计算显示,具有较大电场强度和电场梯度的直流陡脉冲复合电场适用于净化脏污变压器油;仿真结果显示,含有集尘体的板-板电场反应器更适于变压器油净化;测试结果显示,反应器的各项性能均满足设计要求,其中绝缘性能可以承受20 kV直流叠加10 kV脉冲,完全可以用于后续脏污变压器油的净化实验研究。
【文章来源】：高电压技术. 2014,40(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
集尘体相对介电常数为3时的电场分布
数εr为2.2；设置直流电压为20kV，对电场分布进行仿真，结果如图1所示。由图1可见，集尘体中电场强度明显小于极板与集尘体之间变压器油中的电场强度，在很短的距离内存在较大的电场强度差，从而形成很大的电场梯度，且电场强度差与电场梯度成正比，因此集尘体与变压器油之间的电场强度差可以反映电场梯度的大校此时油中电场强度为6.79kV/cm，集尘体中则为4.98kV/cm，2者交界面处电场强度差为ΔE=6.79kV/cm4.98kV/cm=1.81kV/cm(6)集尘体的相对介电常数为6和10时的电场分布规律同相对介电常数为3时类似，其结果见图2。图1集尘体相对介电常数为3时的电场分布Fig.1Electricfielddistributionwhentherelativedielectricconstantofdustis3图2集尘体不同相对介电常数时的场强Fig.2Electricfieldwhentherelativedielectricconstantsofdustaredifferent由图2可知，板–板电场反应器添加集尘体，由于集尘体介电常数大于变压器油的介电常数，集尘体中的电场小于油中电场强度，集尘体表面附近形成了良好梯度电场，且集尘体的介电常数越大，电场梯度也越大，越有利于变压器油的净化。综合考虑各种材料的相对介电常数、机械强度、加工难度、使用寿命等因素，最后选定相对介电常数为6的尼龙滤纸作为集尘体材料。2.1.2叠加电场仿真因为正负脉冲波形相同，只是极性相反，这里只仿真了正脉冲作用下的电场分布。设置集尘体的相对介电常数为6，变压器油的相对介电常数为2.2，激励电压Uj为直流叠加脉冲复合电压，仿真模拟软件中表达式为：Uj=UDC+Upulse(7)UDC=20kV(8)
值为10kV，用指数函数(exp(105t)exp(107t))模拟其双指数变化(即随着时间变量的变化，Upulse波形呈现出双指数函数变化)，脉冲电压的上升沿时间常数取100ns，下降沿时间常数取10μs，则脉冲电压持续的时间约为50μs；Uj则为直流(UDC)+脉冲(Upulse)复合电压。然后对此模型进行仿真。进行电场的瞬态分析时，电场强度随着时间不断变化，不同的时刻有不同的电场分布。对其中初始时刻(即0s)、最大值时刻(0.5μs)和下降沿中某个时刻(5μs)3个时刻的电场分布进行分析。初始时刻(即0s)的电场分布图见图3，由图可知变压器油中的电场强度为6.94kV/cm，集尘体中的场强为2.54kV/cm。该时刻变压器油与集尘体交界处的电场强度差ΔE=6.94kV/cm2.54kV/cm=4.4kV/cm(10)0.5μs时刻电场分布见图4，此时电场强度基本达到最大值。此时变压器油中电场强度为10.5kV/cm，比未加脉冲(即0s)时的电场强度提高了51.3%，而集尘体中的电场强度为9.0kV/cm，2者交界处的电场强度差ΔE=10.5kV/cm9.0kV/cm=1.5kV/cm(11)5μs时刻电场分布图见图5，其电场强度为8.0kV/cm，比图4中(0.5μs时刻)电场强度10.5kV/cm相比有所下降。此时变压器油中的电场强度为8.0kV/cm，但比未加脉冲(即0s)时的电场强度提高了15.3%，而集尘体中的电场强度为5.6kV/cm，2者交界处的电场强度差为ΔE=8.0kV/cm5.6kV/cm=2.4kV/cm(12)将图4–图5和图3进行对比分析可知，施加脉冲电场后，变压器油中的电场强度显著增强；与图1和图2进行对比分析可知，当脉冲作用时变压器油与集尘体间交界处的电场强度差有所减小，但由于此时变压器油中的电场强度显著增大，仍将有效提高变压器油净化的效果和效率。2.2线筒电场反应器电场分布仿真本节首先将对放入不同介电常数
【参考文献】：
期刊论文
[1]含孔缝金属腔体电磁场增强效应的形成机理仿真[J]. 魏光辉,李凯,潘晓东,张龙,李新峰. 高电压技术. 2014(06)
[2]电场强度对原油乳化液破乳脱水的影响[J]. 陈庆国,梁雯,宋春辉. 高电压技术. 2014(01)
[3]基于ANSYS Maxwell的750kV自耦变压器直流偏磁仿真[J]. 刘渝根,冷迪,田资,成文杰. 高电压技术. 2013(01)
[4]直流陡脉冲复合电场用于变压器油净化时其脉冲波形选择[J]. 米彦,周龙翔,蒋春,王剑飞,姚陈果,李成祥. 高电压技术. 2012(04)
[5]主循环泵重量和体积的优化设计[J]. 李贵敬,阎昌琪,王建军,贺士晶. 原子能科学技术. 2011(09)
[6]固体颗粒杂质对变压器油绝缘性能的影响[J]. 卞立华,曹磊,金怡. 上海电力. 2010(03)
[7]核电站冷却水循环泵模型试验[J]. 朱荣生,管荣国,附强,欧鸣雄,李继忠. 排灌机械. 2008(02)
[8]放电等离子体反应器装置及其电场分析评述[J]. 王晓明,赵莹,史文祥,管磊. 高压电器. 2004(04)
[9]Removal of adhesive dusts from flue gas using corona discharges with spraying water[J]. XU De\|xuan, ZHAO Jian\|wei, DING Yun\|zheng, GE Wei\|li (Department of Environmental Science and Engineering, Northeast Normal University, Changchun 130024, China.. Journal of Environmental Sciences. 2003(04)
[10]运行中变压器油的油质分析[J]. 顾宏. 小水电. 2003(02)
本文编号：3369574
【文章来源】：高电压技术. 2014,40(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
集尘体相对介电常数为3时的电场分布
数εr为2.2；设置直流电压为20kV，对电场分布进行仿真，结果如图1所示。由图1可见，集尘体中电场强度明显小于极板与集尘体之间变压器油中的电场强度，在很短的距离内存在较大的电场强度差，从而形成很大的电场梯度，且电场强度差与电场梯度成正比，因此集尘体与变压器油之间的电场强度差可以反映电场梯度的大校此时油中电场强度为6.79kV/cm，集尘体中则为4.98kV/cm，2者交界面处电场强度差为ΔE=6.79kV/cm4.98kV/cm=1.81kV/cm(6)集尘体的相对介电常数为6和10时的电场分布规律同相对介电常数为3时类似，其结果见图2。图1集尘体相对介电常数为3时的电场分布Fig.1Electricfielddistributionwhentherelativedielectricconstantofdustis3图2集尘体不同相对介电常数时的场强Fig.2Electricfieldwhentherelativedielectricconstantsofdustaredifferent由图2可知，板–板电场反应器添加集尘体，由于集尘体介电常数大于变压器油的介电常数，集尘体中的电场小于油中电场强度，集尘体表面附近形成了良好梯度电场，且集尘体的介电常数越大，电场梯度也越大，越有利于变压器油的净化。综合考虑各种材料的相对介电常数、机械强度、加工难度、使用寿命等因素，最后选定相对介电常数为6的尼龙滤纸作为集尘体材料。2.1.2叠加电场仿真因为正负脉冲波形相同，只是极性相反，这里只仿真了正脉冲作用下的电场分布。设置集尘体的相对介电常数为6，变压器油的相对介电常数为2.2，激励电压Uj为直流叠加脉冲复合电压，仿真模拟软件中表达式为：Uj=UDC+Upulse(7)UDC=20kV(8)
值为10kV，用指数函数(exp(105t)exp(107t))模拟其双指数变化(即随着时间变量的变化，Upulse波形呈现出双指数函数变化)，脉冲电压的上升沿时间常数取100ns，下降沿时间常数取10μs，则脉冲电压持续的时间约为50μs；Uj则为直流(UDC)+脉冲(Upulse)复合电压。然后对此模型进行仿真。进行电场的瞬态分析时，电场强度随着时间不断变化，不同的时刻有不同的电场分布。对其中初始时刻(即0s)、最大值时刻(0.5μs)和下降沿中某个时刻(5μs)3个时刻的电场分布进行分析。初始时刻(即0s)的电场分布图见图3，由图可知变压器油中的电场强度为6.94kV/cm，集尘体中的场强为2.54kV/cm。该时刻变压器油与集尘体交界处的电场强度差ΔE=6.94kV/cm2.54kV/cm=4.4kV/cm(10)0.5μs时刻电场分布见图4，此时电场强度基本达到最大值。此时变压器油中电场强度为10.5kV/cm，比未加脉冲(即0s)时的电场强度提高了51.3%，而集尘体中的电场强度为9.0kV/cm，2者交界处的电场强度差ΔE=10.5kV/cm9.0kV/cm=1.5kV/cm(11)5μs时刻电场分布图见图5，其电场强度为8.0kV/cm，比图4中(0.5μs时刻)电场强度10.5kV/cm相比有所下降。此时变压器油中的电场强度为8.0kV/cm，但比未加脉冲(即0s)时的电场强度提高了15.3%，而集尘体中的电场强度为5.6kV/cm，2者交界处的电场强度差为ΔE=8.0kV/cm5.6kV/cm=2.4kV/cm(12)将图4–图5和图3进行对比分析可知，施加脉冲电场后，变压器油中的电场强度显著增强；与图1和图2进行对比分析可知，当脉冲作用时变压器油与集尘体间交界处的电场强度差有所减小，但由于此时变压器油中的电场强度显著增大，仍将有效提高变压器油净化的效果和效率。2.2线筒电场反应器电场分布仿真本节首先将对放入不同介电常数
【参考文献】：
期刊论文
[1]含孔缝金属腔体电磁场增强效应的形成机理仿真[J]. 魏光辉,李凯,潘晓东,张龙,李新峰. 高电压技术. 2014(06)
[2]电场强度对原油乳化液破乳脱水的影响[J]. 陈庆国,梁雯,宋春辉. 高电压技术. 2014(01)
[3]基于ANSYS Maxwell的750kV自耦变压器直流偏磁仿真[J]. 刘渝根,冷迪,田资,成文杰. 高电压技术. 2013(01)
[4]直流陡脉冲复合电场用于变压器油净化时其脉冲波形选择[J]. 米彦,周龙翔,蒋春,王剑飞,姚陈果,李成祥. 高电压技术. 2012(04)
[5]主循环泵重量和体积的优化设计[J]. 李贵敬,阎昌琪,王建军,贺士晶. 原子能科学技术. 2011(09)
[6]固体颗粒杂质对变压器油绝缘性能的影响[J]. 卞立华,曹磊,金怡. 上海电力. 2010(03)
[7]核电站冷却水循环泵模型试验[J]. 朱荣生,管荣国,附强,欧鸣雄,李继忠. 排灌机械. 2008(02)
[8]放电等离子体反应器装置及其电场分析评述[J]. 王晓明,赵莹,史文祥,管磊. 高压电器. 2004(04)
[9]Removal of adhesive dusts from flue gas using corona discharges with spraying water[J]. XU De\|xuan, ZHAO Jian\|wei, DING Yun\|zheng, GE Wei\|li (Department of Environmental Science and Engineering, Northeast Normal University, Changchun 130024, China.. Journal of Environmental Sciences. 2003(04)
[10]运行中变压器油的油质分析[J]. 顾宏. 小水电. 2003(02)
本文编号：3369574
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