第４３卷第３期东北电力大学学报Ｖｏｌ.４３ꎬＮｏ.３２０２３年６月ＪｏｕｒｎａｌＯｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｎꎬ２０２３基金项目:内蒙古电力有限公司科技项目(２０１９２２０２０２０００１６４)ＤＯＩ:１０.１９７１８/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－２９９２.２０２３－０３－００２３－０８气液相变对高压纳秒脉冲作用下变压器油中流注放电的影响齐冰ꎬ王涵(东北电力大学电气工程学院ꎬ吉林吉林１３２０１２)摘要:变压器油常用于电力设备和脉冲功率设备中ꎬ其绝缘性能的提高对设备的安全性有重大意义ꎮ基于二维轴对称流体模型ꎬ模拟了在纳秒高压脉冲条件下针板电极结构变压器油中放电现象ꎬ利用泊松方程、流体力学方程、对流热扩散方程构建控制方程ꎬ通过有限元分析法对油中液体放电起始机制、液体汽化过程及原因、汽化后形成的气相对整体流注放电时空演化和分布所产生的影响进行了研究ꎮ模拟结果显示ꎬ纳秒脉冲电压下ꎬ放电电场达到４.５×１０８Ｖ/ｍ、空间电荷密度达到１０３Ｃ/ｍ３时ꎬ流注放电显著发展ꎮ放电至３０ｎｓ时ꎬ针尖处温升高至４１３Ｋꎬ使油汽化产生气相ꎬ并在气相区产生了新的流注放电ꎮ关键词:变压器油ꎻ纳秒脉冲ꎻ正流注放电ꎻ液气两相中图分类号:ＴＭ８５文献标识码:Ａ０引言随着西电东输工程的推进ꎬ高压等级的提高对绝缘性能提出了更高的要求ꎮ变压器油作为一种良好的绝缘介质ꎬ被广泛应用于电力设备及脉冲功率装置中ꎮ一旦变压器油中发生局部放电ꎬ会造成局部过热、绝缘老化ꎬ甚至会影响设备的正常运行[１]ꎮ国内外学者针对油中放电进行了大量研究[２－４]ꎮ一些液体放电研究主要在直流或低频交流电压下进行[５－６]ꎮ随着脉冲功率装置逐步应用在高压领域中ꎬ纳秒脉冲高压放电研究得到关注ꎮ相比于直流电压ꎬ纳秒脉冲电压具有作用时间短、电场强度高的特点ꎬ对变压器油绝缘性能提出了更高的要求[７－８]ꎮ长期以来ꎬ国内外学者通过放电产生的电磁、光、声等信号对液体放电进行研究[９－１１]ꎬ却无法对放电发展过程、电场和电荷的时空演化等一些关键过程进行深入研究ꎮ为更加深入的研究放电物理机制ꎬ数值模拟逐渐在液体放电研究中应用ꎮ最初ꎬＤｅｖｉｎｓ团队提出油中流注放电产生电荷的起始机制与齐纳模型类似ꎬ场致电离机制起到主导作用[１２]ꎮＦｒａｎｃｉｓ团队在文献[１３]中提出油中放电的数值模拟分析所采用的基本方程为对流扩散方程和泊松方程ꎮＨｗａｎｇ团队...
