米乐m6官方网站:【48812】广西大学研讨团队对雷电冲击下天然酯的长空隙击穿特性进行仿真模仿得到新思路和新根据（内含作者解说视频）

  天然酯绝缘油变压器因其绿色环保和过载才能强等优势，成为高压大容量电力变压器的重要开展趋势，但其在高场强、长空隙下的放电特性及绝缘机理没有彻底清楚。 广西大学的郑含博、杨杭、凤永吉和吕伟杰等以天然酯绝缘油为研讨目标，根据电流体动理学方程建立了天然酯流注放电仿真模型，研讨了不同雷电冲击电压和放电空隙的流注开展特性及典型分子的电离状况，剖析流注形式转化与甘油三酯分子电离的联络，以及油隙对击穿电压的影响。其研讨效果可为研讨天然酯流注开展特性供给新的思路和根据。

  天然酯绝缘油作为一种高燃点、易降解的低碳环保液体电介质，被认为是矿藏绝缘油的杰出替代品。但是在高压条件下，天然酯存在雷电冲击耐受性缺少的缺点，尤其在部分高场强和大放电空隙下，缺点更为显着。

  当电场强度超越电介质的电气耐受程度时，发生部分放电所构成的预击穿通道被称为流注。天然酯与矿藏油在分子结构和成分上存在必定的差异，导致它们在电气功能上体现不同。研讨不同雷电冲击电压下天然酯的长空隙击穿特性，有助于为研讨天然酯流注开展特性供给新的思路和根据。

  针对现在关于天然酯在高场强下击穿特性差的机理以及长空隙下的放电机制尚不清楚，尤其是关于天然酯中甘油三酯分子电离与流注放电联络的研讨还相对缺少。本文使用电流体动力学方程构建了液体介质流注仿真模型。经过核算得到不同雷电冲击电压和放电空隙下的流注开展特性及分子电离状况。为研讨天然酯流注开展特性供给新的思路和根据。

  本文选用根据电流体动力学方程的液体介质流注仿真模型，使用流注中载流子的连续介质模型来解说电荷的发生与捕获机制。经过电流连续性方程表征正离子、负离子和电子的发生和捕获进程，经过泊松方程耦合了正负离子密度和电子密度，又引进热扩散方程来模仿液体中温度的改变及油气的发生。而电流体动力学又经过耗散项将电场和温度耦合在一起。

  本文挑选场致电离作为流注电荷的发生机制，一起使用密度泛函理论和波函数剖析，从微观视点研讨天然酯首要成分分子的电离性质，在高精度泛函剖析中核算出天然酯首要分子液相下的电离能。其间，对电极的设置选取了契合IEC60897规范的针-球电极。

  图1展现了流注放电的进程。选用上升时间为100ns的100kV雷电冲击电压，外加电压在空隙发生非均匀的拉普拉斯电场。在场致电离的带电粒子发生机制效果下，甘油三酯分子电离出正离子和电子，受外加电场效果，两者在油中沿着相反方向运动。

  因为电子的迁移率要比正离子的迁移率高出大约 10 5 倍，这使电子敏捷脱离电离区往阳极运动，留下的正离子构成了空间电荷区。空间电荷区与拉普拉斯电场发生叠加，使得流注沿着z轴往油中更深处开展。

  天然酯和矿藏油不同电压下流注速度的比照状况如图2所示。由图可知，天然酯和矿藏油在50mm空隙的流注传达速度存在着巨大差异：天然酯流注速度在打破1km/s后继续显着地添加并快速打破10km/s，流注敏捷完成了从榜首形式慢流注到第三形式快流注的改变；而矿藏油的流注速度则缓慢上升，当电压到达250kV时流注才改变成快流注，其加快电压是击穿电压的两倍多，具有较强的反抗高场强快速流注的才能。

  图3是天然酯中不同电离能的甘油三酯分子在不同电压下的电离状况。图中n1和n2别离代表电离能为7.50eV的甘油三亚油酸酯和电离能为7.62eV的甘油三油酸酯，n3和n4别离代表电离能为8.80eV的甘油三棕榈酸酯和电离能为8.88eV的甘油三硬脂酸酯；z轴是场致电离项的对数值，反映电离分子的电离状况。

  图4是不同空隙下液体电介质的击穿电压。当放电空隙较小时，天然酯和矿藏油的击穿电压附近；而跟着空隙增大，天然酯的击穿电压缓慢上升，远远小于矿藏油击穿电压。在较长空隙下，天然酯接受高压的才能相对较差。而天然酯与矿藏油在电离能等方面的差异更加重了二者在不同空隙下击穿功能的体现。

  本文根据天然酯流注放电仿真模型，比照了天然酯与矿藏油在不同电压下的击穿特性，探求了天然酯流注传达进程中各甘油三酯分子的电离状况，并模仿剖析了长空隙下天然酯的放电及开展特征。

  广西大学电气工程学院具有杰出的学术环境和科研渠道，具有国家级电气工程实验教育演示中心和教育部第一批虚拟教研室渠道，“广西电力体系最优化与节能技能”、“广西电力配备智能操控与运维”自治区要点实验室，“广西电力输配网防雷工程技能讨论研讨中心”自治区级科研渠道。近年来，学院对接服务国家严重战略和自治区经济开展需求，聚集新式电力体系运转与操控、电力配备智能化与新式在答应电压下不导电的资料、高功能电机体系与电力电子、电力机器人与智能操控等特征方向，效果扎根八桂大地，在人才教育训练、教育和科研方面成绩显著。

  本作业效果宣布在2023年第23期《电工技能学报》，论文标题为“雷电冲击下天然酯的长空隙击穿特性仿真研讨”。本课题得到国家自然科学基金和广西科技基地和人才专项赞助项意图支撑。

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