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温度梯度场作用下油纸套管水分层间扩散仿真研究

绝缘受潮是导致变压器套管恶性事故的主要原因之一。目前有关油纸绝缘水分迁移特性的结论主要依据电力变压器绝缘纸板的关系曲线，运行工况下（如变温条件和电热复合场等）油纸绝缘套管中的水分分布与迁移规律仍不清楚。从多物理场仿真的角度，利用直观云图分析细致分析温度梯度下套管内层水分迁移规律，这对变压器套管绝缘受潮机理研究有重要意义。本文利用COMSOL多物理场有限元仿真，建立内置4个铝箔极板、导杆长度为300mm的套管电容芯子模型，利用稀物质模块和热场模块耦合的方法，研究了不同温度梯度下油纸绝缘套管水分迁移规律，从最直观的图像观察受潮位置和扩散过程，得到温度作用下水分浓度增大的倍数和铝箔阻挡扩散下降速度。仿真结论如下：1）高温对于套管内部微水扩散影响显著。在20℃到40℃情况下，每升高10℃对于微水扩散影响，远小于50℃到70℃。相同扩散时间下，温度的升高加快了受潮程度，使得水分浓度增大了5.41倍-6.01倍。2）浓度直观云图中套管上部、下部出现明显不对称性，芯子内部铝箔阻挡使得内外水分扩散更加不均匀，形成多个局部干湿区，最终导致套管严重的局部受潮。