油浸式电力变压器内部游离气体运动汇集规律

现阶段我国综合实力不断提升，电力行业处于快速稳定发展的状态。从电力系统整体稳定运行的角度出发，可知油浸式电力变压器被作为电力系统中十分关键的一种设备广发应用，一定不能出现不具备安全性的情况，否则发生无法保证整体电网稳定运行的问题。结合电力变压器长期运行的现象进行研究，就会发现内部实际产生的游离气体严重影响热交换、绝缘性能、安全性能。加之，游离气体运动汇集规律会对变压器的散热效率产生直接影响，并且与绝缘材料使用年限、潜在故障风险发生率存在紧密关联。因此，细致分析并总结油浸式电力变压器内部游离气体运动汇集规律，真正做到为电力系统优化运行提供保障。

1 游离气体运动的基本原理

从油浸式变压器的角度出发细致分析，不难发现主要将绝缘油作为绝缘和冷却介质。如果变压器处于故障状态，绝缘油就会发挥作用分解气体方面的作用。一般情况下，氢气、甲烷、乙烯等烃类气体是具体产生气体的组成部分，同时还会涉及较少的水分和其他杂质。

气体分子的运动和扩散是游离气体运动基本理论中十分关键的两项内容，主要将气体动力学基本原理作为核心依据，空间中气体分子进行无规则运动，具体运动情况不可避免地受到运动速度、温度、压力、气体类型等因素的影响。受到故障影响产生的游离气体，会在变压器内部、外部之间形成浓度梯度，其会使气体分子从高压区逐步向低压区运动，进而能够满足平衡方面提出的要求 [1]。不仅如此，电磁力是影响游离气体运动的关键因素，具体表现为因为变压器内部磁场作用力的影响对气体分子造成改变，发生与原来运动轨迹偏离的现象。

基于此，将流体力学、热力学方面的理论作为基础依据，对游离气体运动特点和规律进行深入分析。实际操作时将数字模型构建、模拟数值等多项工作落到实，通过此种形式对变压器内部游离气体的运动情况、分布规律进行准确预测，有利于后续诊断变压器故障。

2 游离气体在油浸式电力变压器内部的运动汇集规律

2.1 变压器内部温度场和压力场对气体运动产生的影响

依据变压器运行情况进行分析，了解到这一过程中产生的热量会使变压器内部温度处于随之增高的状态，这样就会使气体分子处于热分子加剧运动的状态，从而发生气体运动速度增加的情况。除此之外，压力场发生相应的变化，同样会出现气体分子动能和分布情况受到影响的问题。

对于变压器内部的气体分子而言，受到高温情况的影响，不仅能够非常容易地获得动能，也能发生气体剧烈运动的现象。在这种现象的作用下，气体分子处于相互碰撞次数不断增加的状态，不可闭避免地发生气体体积碰撞问题 [2]。但是，在压力非常高这种状况的影响下，气体分子具体受到的平均作用力增大，其产生作用后能够约束气体分子的运动，进而使气体运动速度变缓。

气体分子在变压器内部的扩散过程十分关键，变压器内部温度场和压力场的变化情况是其中不能忽视的一项影响因素。对于气体分子而言，发生热运动加剧的现象，会导致分子之间实际存在的距离增大，使气体分子扩散速度变得更快。如果压力比较大，那么气体分子就会受到平均作用力的影响距离减小，并且还会发生抑制扩散过程的现象。

2.2 变压器内部结构对气体汇集产生的影响

影响气体汇集的因素较多，其中不能忽视的一种因素是油浸式气体变压器内部结构。以变压器铁心、绕组、绝缘材料为例，主要的特征内部存在一定的空气量，并且在变压器运行过程中氧气和氮气等成分发生逐渐聚集的状态，实际上这是“气体自然游离”的具体表现 [3]。因此，为了达到降低气体汇集程度的目的，重点开展合理设计、优化变压器内部结构这项工作，此种方式能够进一步提高变压器安全性，以及有利于提高变压器整体的运行效率。

比如：不能忽视铁心几何形状、尺寸等多项因素对气体汇集情况产生的影响。一旦发生铁心表面不平整、尺寸精度不达标的现象，就会引发磁通分布缺乏均匀性的问题，进而发生局部过热和和促进气体聚集的情况 [4]。绕组结构、能否合理选择绝缘材料等方面的内容，均会对气体现象产生影响，在电流的作用下绕组中的导线会产生相应的磁场，其与铁心中的磁场相互作用，出现局部温度升高的现象。对于绕组中的绝缘材料而言，之所以会产生影响，主要因为能够吸收水分，使气体聚集的速度变快。基于此，以分层绝缘结构为主，科学合理地降低绝缘材料吸潮程度，以及对交联聚乙烯等类型的绝缘材料支撑，为后续提高绕组抗热性能创造条件。

3 结束语

总之，油浸式变压器能否处于稳定运行的状态十分关键，直接影响变压器运行的安全稳定性。加之其内部的游离气体运动过程非常复杂，如果没能细致观测和分析，或是没能加大各类影响因素的管控力度，就会引发更多难以解决的问题。但是，油浸式变压器内部的游离气体运动存在相应规律，可以通过精准确定规律的方式，对变压器的故障风险进行预测和防范，这样能够为后续保证电力系统安全稳定运行创造条件。

参考文献

[1] 靳卫俊 ， 黄军荣 ， 潘宏承 ， 等 . 高海拔地区油浸电力变压器油路泄漏分级预警方法研究 [J]. 电气技术与经济 ，2025，（01）：45-47+50.

[2] 张梅 . 浅谈电力变压器事故排油方案改进 [J]. 四川水力发电 ，2024，43（06）：113-115+137.

[3] 黄建琼 ， 季杰 . 大型油浸式电力变压器胶囊式储油柜运行维护 [J].电力安全技术 ，2024，26（10）：75-78.

[4] 李博宇 ， 郝治国 ， 李斯盟 ， 等 . 油浸式电力变压器内部游离气体运动汇集规律 [J]. 中国电机工程学报 ，2024，44（21）：8673-8683.