經過大量的研究,已得出一些關於發生油流帶電的重要原因,主要與以下幾個因素有關:
(1)油流速度與流態。
(2)絕緣油路表面的幾何狀況。
(3)高速油流區域的電場分布狀況。
(4)油溫度。
(5)油的種類。
(6)交流電場的作用。
上列6個因素中,前3個因素是主要的,可以通過設計予以調整,後3個因素則很難通過設
計改變。因而目前在工廠中主要是針對前3個影響油流帶電的因素進行工作。
高電壓大容量油浸式電力電子變壓器通常採用強迫油循環冷卻方式,器身內部各油路中的油流速度較自然油循環冷卻時高很多。高速度的油流與絕緣件表面相互摩擦而在絕緣件表面和油中產生電荷,使局部電場強度增加,局部電場強度過高時會產生放電。如果器身各部位沒有電荷高度聚集區,這種少量的、分散的電荷不會對電子變壓器的絕緣造成危害。當絕緣件某一部位的電荷大量聚集時(常見的部位是器身下部的絕緣導油管、線圈端部絕緣件、靜電環等),就有可能電荷釋放「油流放電」現象。「油流放電」會導致絕緣件的損傷,長期的積累效果最終會導致絕緣的擊穿,從而引發電子變壓器的嚴重事故。
研究結果表明,電子變壓器內的油流靜電隨油的流速增加而加大,一個典型的研究結果如圖1-1所示,由圖1-1可以看出試驗中的洩漏電流隨流速增加而增加。
當電子變壓器內部的油的流速大於0.5m/s時,有可能發生流動帶電。此外,油流帶電與紙絕緣的老化、油的老化、絕緣的乾燥程度和溫度都有關係。
尼納斯環烷(Nynas Naphthenics)公司在美國都布爾工程公司(Doble Engineerin Company)對這方面做了試驗,發現高度精煉的電子變壓器油,由於極化分子含量少,油流帶電低。油中有芳香烴對油流帶電影響不大,但油中存在少量的基本氮,對油流帶電影響很大。
繞組內的油流電荷密度和靜電電位與油的流速、溫度和交流電位有關。大量試驗研究表明,由於交流電位的影響,油流帶電隨電位提高而增加。
此外,油流帶電與電子變壓器絕緣的情況有關,乾燥良好的新電子變壓器的油流帶電比絕緣老化的舊電子變壓器的油流帶電要小。
在流速很高、溫度比較低及絕緣漏電阻高的時候繞組內的油流電荷密度和靜電電位最高。