摘 要：

換流變壓器閥側(cè)套管在運(yùn)行期間內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重，電場(chǎng)分布極不均勻，在高溫與復(fù)合電壓作用下，又進(jìn)一步導(dǎo)致電場(chǎng)畸變。鑒于熱管良好的散熱與均溫性能，將套管與毛細(xì)芯熱管相結(jié)合，提出換流變壓器閥側(cè)套管熱管散熱技術(shù)。搭建了熱管套管的多物理場(chǎng)仿真模型，分析了電容芯體的軸向、徑向溫度與電場(chǎng)分布，進(jìn)一步改變毛細(xì)芯孔隙率大小、熱管填充工質(zhì)種類(lèi)與套管故障類(lèi)型，研究孔隙率與工質(zhì)對(duì)熱管傳熱性能的影響以及套管故障情況下熱管的有效性。仿真結(jié)果表明，引入熱管后，套管內(nèi)徑向溫度與電場(chǎng)最大值分別降低了41.06%、30.12%，軸向溫度與電場(chǎng)分布更加平均。當(dāng)熱管工質(zhì)為去離子水，孔隙率為0.75時(shí)熱管的傳熱性能最好。即便套管發(fā)生過(guò)熱故障，熱管仍可降低熱點(diǎn)溫度，減小電場(chǎng)畸變。

關(guān)鍵詞：閥側(cè)套管；熱管；多物理場(chǎng)耦合；有限元仿真；溫度分布；電場(chǎng)分布

DOI：10.15938/j.emc.2024.09.001

中圖分類(lèi)號(hào)：TM89

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-449X（2024）09-0001-10

收稿日期： 2024-06-24

基金項(xiàng)目：

作者簡(jiǎn)介：李敏潔（2001—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)閾Q流變閥側(cè)套管電-熱-流耦合；

劉軒東（1972—），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹绷麟娏υO(shè)備設(shè)計(jì)、氣體絕緣與放電等離子體、高功率脈沖源、氣體開(kāi)關(guān)及應(yīng)用；

商高屹（1999—），男，博士研究生，研究方向?yàn)楦邏褐绷魈坠芙^緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與絕緣劣化機(jī)理。

通信作者：劉軒東

Optimization of electric thermal flow field in valve-side bushing of converter transformer based on capillary wick heat pipe

LI Minjie， LIU Xuandong， SHANG Gaoyi

（State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China）

Abstract：

The valve side bushing of the converter transformer generates severe internal heat during operation， and the electric field distribution is extremely uneven. Under the action of high temperature and composite voltage， it further leads to electric field distortion. Given the excellent heat dissipation and temperature uniformity performance of capillary wick heat pipes， a heat dissipation technology was proposed for bushing with heat pipes. A multi-physics field simulation model of bushing with heat pipe was built based on COMSOL Multiphysics. The axial and radial temperature and electric field distribution of the capacitor core was analyzed. Further changing the parameters of the heat pipes and the type of bushing failure， the impact of different parameters of the heat pipes and the effectiveness of the heat pipe under bushing failure conditions was studied. The simulation results show that after the heat pipe is added， the maximum radial temperature and electric field inside the casing is decreased by 41.06% and 30.12%， respectively， and the axial temperature and electric field distribution becomes more even. The heat transfer performance of the heat pipe is the best when the working fluid of the heat pipe is deionized water and the porosity is 0.75. Even if there is overheating in the bushing， the heat pipe can still lower the hot spot temperature and reduce electric field distortion.

Keywords：valve-side bushing; heat pipe; multi-physics field coupling; finite element simulation; distribution of temperature; distribution of electric field

0 引 言

換流變壓器是特高壓直流輸電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一［1］。其直流側(cè)通過(guò)閥側(cè)套管接入閥廳，其運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。首先需承受在直流電壓上疊加含多種諧波的交流電壓組成的復(fù)合電壓，造成套管內(nèi)部電場(chǎng)分布復(fù)雜［2-5］。其次，套管在運(yùn)行期間載流桿發(fā)熱嚴(yán)重，作為主絕緣材料的環(huán)氧浸紙芯體散熱性能差，導(dǎo)致套管內(nèi)部溫度過(guò)高，環(huán)氧樹(shù)脂電容芯體發(fā)生形變、開(kāi)裂等故障，造成其絕緣性能下降［6-7］。且絕緣材料的電導(dǎo)率與溫度間存在密切的非線性關(guān)系，溫度梯度大會(huì)進(jìn)一步加劇套管內(nèi)電場(chǎng)畸變，威脅設(shè)備的正常運(yùn)行。針對(duì)換流變干式閥側(cè)套管發(fā)熱嚴(yán)重問(wèn)題，楊熙等［8］提出在載流導(dǎo)體外增加金屬襯管，利用內(nèi)外導(dǎo)體的氣隙增加傳熱。王青于等［9］在載流導(dǎo)體內(nèi)部配置導(dǎo)熱液體改善溫度分布。史石峰等［10］提出一種換流變閥側(cè)套管散熱的強(qiáng)制水冷結(jié)構(gòu)，并通過(guò)溫升試驗(yàn)驗(yàn)證其冷卻效果。上述結(jié)構(gòu)改造的確可以降低閥側(cè)套管熱點(diǎn)溫度、平均溫度分布，但對(duì)閥側(cè)套管本體結(jié)構(gòu)改造較大，直接安裝成本較高，不具有普遍適用性。因此，找到一種適配于換流變閥側(cè)套管的散熱技術(shù)成為研究的焦點(diǎn)。

熱管作為高效導(dǎo)熱元件，在航天、交通、半導(dǎo)體器件中得到廣泛應(yīng)用［11-14］，目前已有學(xué)者利用熱管對(duì)套管進(jìn)行散熱。胡偉等［15］研究了閉式重力熱管與閥側(cè)套管一體化的傳熱性能、充液率、傾斜角度等關(guān)鍵問(wèn)題。陳濤等［16］以油氣套管作為研究對(duì)象，將套管等效為有熱源的重力熱管模型進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明熱管可降低套管熱點(diǎn)溫度。趙潔［17］從熱管兩相流傳熱機(jī)理出發(fā)，設(shè)計(jì)了空心套管式結(jié)構(gòu)的高溫?zé)峁?，建立了空心套管式高溫?zé)峁茉O(shè)計(jì)準(zhǔn)則。以上研究結(jié)果證實(shí)了熱管能夠有效加強(qiáng)套管散熱。但上述研究?jī)H考慮熱管對(duì)套管溫度分布的影響，并未考慮溫度與電場(chǎng)間的耦合作用，因此并沒(méi)有得到熱管的引入對(duì)套管內(nèi)電場(chǎng)分布的影響結(jié)果。且采用的熱管結(jié)構(gòu)為重力熱管，而對(duì)于閥側(cè)套管特定的安裝情況而言，常規(guī)熱管效果有限［18-20］。毛細(xì)芯熱管在運(yùn)行過(guò)程中不受重力影響，可根據(jù)設(shè)備形狀而改變自身毛細(xì)芯分布，最適用于閥側(cè)套管實(shí)際工程應(yīng)用。Chen等［21］既考慮了溫度與電場(chǎng)間的非線性關(guān)系，也采用了最適用套管結(jié)構(gòu)的毛細(xì)芯熱管，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于閥側(cè)套管散熱的新型熱管技術(shù)，但是并沒(méi)有深入研究毛細(xì)芯熱管的參數(shù)以及套管故障對(duì)其傳熱性能的影響。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文首先提出毛細(xì)芯熱管與閥側(cè)套管一體化散熱設(shè)計(jì)思路?？紤]溫度與電場(chǎng)間的非線性關(guān)系，基于COMSOL Multiphysics建立閥側(cè)套管熱管電-熱-流耦合模型，開(kāi)展引入熱管前后電容芯體的溫度場(chǎng)與電場(chǎng)分布研究。進(jìn)一步改變熱管內(nèi)工質(zhì)種類(lèi)與孔隙率，研究不同參數(shù)對(duì)熱管傳熱性能的影響，并根據(jù)實(shí)際工程情況設(shè)置閥側(cè)套管過(guò)熱故障，驗(yàn)證了一體化散熱技術(shù)的可行性。

1 換流變閥側(cè)套管-熱管模型構(gòu)建

1.1 幾何模型

圖1所示為±800 kV換流變閥側(cè)套管熱管的仿真模型，載流導(dǎo)電桿為中空?qǐng)A柱體結(jié)構(gòu)，毛細(xì)芯附著在載流管內(nèi)壁上。環(huán)氧浸紙電容芯體是閥側(cè)套管的主要絕緣結(jié)構(gòu)，共有120個(gè)鋁箔屏用于平衡芯體軸向和徑向電場(chǎng)，最外層的鋁箔屏與接地法蘭相連。內(nèi)外均壓環(huán)和油箱中的均壓球用于平衡套管的電場(chǎng)，以確保套管的安全穩(wěn)定運(yùn)行?！?00 kV換流變閥側(cè)套管的具體參數(shù)如表1所示。

模型網(wǎng)格劃分如圖2所示。為減少網(wǎng)格對(duì)仿真結(jié)果的影響，本文采用由外至內(nèi)依次細(xì)化的方式對(duì)閥側(cè)套管熱管模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分?？諝庥虿捎贸Ｒ?guī)網(wǎng)格。油箱、內(nèi)外均壓環(huán)、均壓球、傘裙采用細(xì)化網(wǎng)格。因法蘭對(duì)電場(chǎng)分布影響較大，且在此處常會(huì)發(fā)生電場(chǎng)畸變現(xiàn)象，故將法蘭與電容芯子、載流桿一致設(shè)置為較細(xì)化網(wǎng)格。需著重分析毛細(xì)芯熱管對(duì)閥側(cè)套管溫度場(chǎng)、電場(chǎng)的影響，因此，毛細(xì)芯熱管采用極細(xì)化網(wǎng)格。

1.2 數(shù)學(xué)模型

環(huán)氧樹(shù)脂電容芯體的電場(chǎng)分布主要取決于其本身的電氣特性。當(dāng)在直流電壓作用下時(shí)，此時(shí)傳導(dǎo)電流占據(jù)主要地位，電場(chǎng)分布主要與環(huán)氧樹(shù)脂的電導(dǎo)率有關(guān)。當(dāng)在交流電壓作用下時(shí)，此時(shí)位移電流較大，電容芯體的電場(chǎng)分布由材料的介電常數(shù)決定。本文研究的換流變壓器閥側(cè)套管，是在交直流復(fù)合電壓共同作用下運(yùn)行的，故環(huán)氧樹(shù)脂電容芯子的電場(chǎng)分布同時(shí)受電導(dǎo)率和介電常數(shù)的共同作用。

電場(chǎng)基本分布方程可由麥克斯韋方程組進(jìn)行求解：

1.3 熱管模型

毛細(xì)芯熱管的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。毛細(xì)芯熱管的毛細(xì)力是熱管內(nèi)部工質(zhì)循環(huán)的推動(dòng)力，穩(wěn)定熱管運(yùn)行工況。工質(zhì)在蒸發(fā)段吸熱氣化，發(fā)生氣液相變，此處液面下降，曲率變大，毛細(xì)力增加。在冷凝段放出汽化潛熱，轉(zhuǎn)為液相工質(zhì)，液面增加，曲率減小，毛細(xì)力減小。毛細(xì)力在蒸發(fā)段至冷凝段逐漸減小，因此可以依靠毛細(xì)力的作用不斷把工質(zhì)吸至蒸發(fā)段，利用毛細(xì)力來(lái)克服氣相工質(zhì)從蒸發(fā)段上升至冷凝段的壓力即ΔPg、液相工質(zhì)從冷凝段回流至蒸發(fā)段的壓力即ΔPl，以及重力場(chǎng)對(duì)液體回流的壓力降。

1.4 模型參數(shù)與邊界條件設(shè)置

在閥側(cè)套管中設(shè)置的物理場(chǎng)包括直流電場(chǎng)、交流電場(chǎng)、固體傳熱場(chǎng)與層流場(chǎng)?！?00 kV干式閥側(cè)套管仿真模型邊界條件如表2所示，參數(shù)設(shè)置如表3所示。

熱管內(nèi)部換熱主要依靠于氣液相變傳熱，當(dāng)熱管內(nèi)部氣液相變達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，需對(duì)冷凝段設(shè)置飽和蒸氣壓邊界條件。

飽和蒸氣壓可按下式計(jì)算：

P=Psat（T）=PsatexpLRs（1Tref－1T）。（22）

固體傳熱場(chǎng)中除導(dǎo)電桿發(fā)熱外，工質(zhì)在蒸發(fā)段吸熱的過(guò)程仍作為一個(gè)熱源，可按下式計(jì)算：

q=ρ（v·n）L。（23）

式中n為蒸發(fā)段與冷凝段邊界處的法向向量。

毛細(xì)芯熱管傳熱性能主要與其填充工質(zhì)飽和蒸氣壓、恒壓熱容以及傳熱系數(shù)的大小、熱管本身的傳熱系數(shù)有關(guān)，而不同工質(zhì)的飽和蒸氣壓與溫度間的非線性關(guān)系也不同。本文除去離子水作為工質(zhì)外，另選乙醇、甲醇、丙酮3種工質(zhì)作出對(duì)比分析，其余3種工質(zhì)參數(shù)如表4所示。

2 仿真結(jié)果

2.1 電容芯體軸向、徑向溫度分布

研究毛細(xì)芯熱管引入前后，不同載流量、油溫工況下電容芯體的徑向、軸向溫度分布，結(jié)果如圖4所示。電容芯體徑向溫度呈下降趨勢(shì)，靠近載流管處溫度最高，靠近法蘭處溫度最低。當(dāng)熱管未引入時(shí)，載流量為4 500 A，油溫為60 ℃，電容芯體徑向溫度值已然較高，最大溫度值達(dá)123 ℃，溫差為60 ℃。電容芯體軸向溫度先增加后減小，最熱點(diǎn)為120 ℃。當(dāng)引入熱管后，電容芯體徑向最大溫度僅為71.8 ℃，降低了50.5 ℃，溫差由60 ℃降低為17.9 ℃。軸向溫度均勻分布，溫差在10 ℃以?xún)?nèi)。即使載流量為5 515 A，油溫升高至90 ℃，電容芯體徑向、軸向最高溫度分別僅為97.92 ℃、97.98 ℃。結(jié)果表明毛細(xì)芯熱管對(duì)套管溫度場(chǎng)分布具有顯著改善作用。

2.2 電容芯體軸向、徑向電場(chǎng)分布

圖5為毛細(xì)芯熱管引入前后，不同載流量、油溫工況下電容芯體的電場(chǎng)分布。電容芯體的徑向電場(chǎng)在法蘭附近最高，軸向電場(chǎng)在此處驟減。熱管引入前，即使載流量?jī)H有4 500 A，油溫為60 ℃，徑向電場(chǎng)最大值依然有8.3 kV/mm，梯度差達(dá)到6.2 kV/mm。法蘭處軸向電場(chǎng)降低0.1 kV/mm。而引入熱管后，徑向電場(chǎng)最大值減小為5.8 kV/mm，下降了30.12%。軸向電場(chǎng)在法蘭處僅降低0.05 kV/mm，減小為原來(lái)的12。當(dāng)電流增加至5 515 A，法蘭處徑向電場(chǎng)僅為6.1 kV/mm。引入熱管后，軸向、徑向電場(chǎng)分布更加均勻是因?yàn)闊峁芸梢越档蜏囟戎?，平均溫度分布。?dāng)施加直流電壓時(shí)，電容芯體的電場(chǎng)分布取決于其導(dǎo)電性。均勻的溫度分布減少了電導(dǎo)率的差異，從而產(chǎn)生更均勻的電場(chǎng)分布。

3 毛細(xì)芯熱管傳熱參數(shù)研究

3.1 工質(zhì)種類(lèi)對(duì)熱管傳熱性能的影響

本文研究了去離子水、甲醇、乙醇、丙酮4種工質(zhì)下電容芯體的徑向溫度分布，對(duì)比了不同工質(zhì)下電容芯體軸向最大值溫度，結(jié)果如圖6、表5所示。不同工質(zhì)下電容芯體的徑向溫度分布一致，由載流管至法蘭處呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。當(dāng)套管運(yùn)行于載流量4 500、5 515 A兩種工況下，工質(zhì)為去離子水時(shí)，電容芯體的整體徑向溫度均小于其余工質(zhì)下的溫度值，且此時(shí)電容芯體的徑向溫差最小，溫度分布最平均。圖6（b）表示套管運(yùn)行于載流量4 500 A，油溫60 ℃工況下的軸向溫度最大值，當(dāng)工質(zhì)為去離子水時(shí)，軸向溫度最小，為71.79 ℃。以上結(jié)果是因?yàn)槊?xì)芯熱管散熱效果主要依賴(lài)于工質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)與飽和蒸氣壓，而去離子水的導(dǎo)熱系數(shù)大于其余3種工質(zhì)，在散熱時(shí)效果更好。因此可得結(jié)論，當(dāng)工質(zhì)為去離子水時(shí)，其傳熱性能最優(yōu)。

3.2 孔隙率對(duì)熱管傳熱性能的影響

毛細(xì)芯熱管中孔隙率的不同會(huì)對(duì)熱管的傳熱性能產(chǎn)生較大影響，燒結(jié)金屬粉末毛細(xì)芯具有孔隙率可控優(yōu)勢(shì)，其孔隙率范圍可達(dá)0.21～0.8［22-24］。由式（17）可知，孔隙率低將導(dǎo)致滲透率下降、工質(zhì)填充率不足，熱管最大傳熱極限降低。根據(jù)式（14）可知，孔隙率的增加會(huì)降低毛細(xì)管最大毛細(xì)壓力，這將導(dǎo)致熱管出現(xiàn)燒干現(xiàn)象，威脅套管安全穩(wěn)定運(yùn)行。為更好研究適用于閥側(cè)套管的熱管參數(shù)，本文設(shè)置0.25，0.5，0.75三種孔隙率，研究載流量4 500 A，油溫60 ℃工況下，電容芯體徑向溫度分布與軸向最熱點(diǎn)溫度變化。結(jié)果如圖7所示。隨著孔隙率的增加，熱管的傳熱性能趨于良好，電容芯體徑向溫度最大值由71.78 ℃降低為70.50 ℃，軸向溫度最大值由72.05 ℃降低為70.5 ℃。其原因是，一方面套管本身結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，使得內(nèi)置的銅粉燒結(jié)支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙率的增加并沒(méi)有很大程度上減少內(nèi)部熱傳導(dǎo)路徑，反而增加了熱管內(nèi)的工質(zhì)容量，使得熱管可以承載更多的熱量。另一方面由式（18）可推導(dǎo)出，熱管的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨著孔隙率的增加而增加，其傳熱性能也隨之增強(qiáng)。因此，選定孔隙率為0.75情況下，適用于閥側(cè)套管的毛細(xì)芯熱管傳熱性能最優(yōu)。

4 套管過(guò)熱故障下毛細(xì)芯熱管散熱能力驗(yàn)證

在導(dǎo)電桿安裝、換流變閥側(cè)套管運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程可能會(huì)引起彈簧表帶觸指處產(chǎn)生金屬粉末或劃痕，或隨著套管長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，彈簧表帶觸指接觸不良等造成連接處接觸電阻增加，在電流的作用下，連接處發(fā)熱量增加，引起過(guò)熱故障。為驗(yàn)證套管過(guò)熱故障下熱管的散熱能力，本文基于上述研究結(jié)果，設(shè)置毛細(xì)芯熱管工質(zhì)為去離子水，孔隙率為0.75，研究了彈簧表帶觸指故障處的溫度分布，電容芯體溫度與電場(chǎng)分布。具體故障如圖8所示。

4.1 彈簧表帶觸指過(guò)熱故障下熱場(chǎng)分布

圖9為載流量4 500 A，油溫60 ℃工況下彈簧觸指溫度分布云圖。未引入熱管時(shí)，彈簧表帶觸指處最熱點(diǎn)溫度為160 ℃，當(dāng)引入毛細(xì)芯熱管后，此處整體溫度下降10 ℃。表明熱管的引入可加強(qiáng)套管散熱，降低故障點(diǎn)溫度值。

圖10為載流量4 500、5 515 A，油溫60 ℃工況下彈簧觸指過(guò)熱故障時(shí)電容芯體徑向、軸向溫度分布。無(wú)熱管時(shí)，因彈簧觸指故障發(fā)熱引起套管溫度升高，電容芯體徑向最大溫度達(dá)140 ℃，相較于套管正常運(yùn)行時(shí)徑向溫度最大值（123 ℃）增加了17 ℃。軸向溫度分布仍先增加后減小，最大溫度在125 ℃左右。而毛細(xì)芯熱管引入后，溫度受故障影響小。電容芯體溫度分布更加平均，軸向、徑向溫差均在10 ℃以?xún)?nèi)，且溫度值并未有大幅增加，徑向最大溫度為72.28 ℃，相比于套管正常運(yùn)行時(shí)徑向溫度最大值（71.8 ℃）僅增加0.48 ℃。軸向溫度穩(wěn)定在70 ℃附近。即便載流量為增加了22.56%，電容芯體徑向、軸向溫度最大值僅穩(wěn)定在79.9 ℃、78.1 ℃附近。結(jié)果表明當(dāng)套管發(fā)生過(guò)熱故障時(shí)，電容芯體溫度增加，但熱管優(yōu)良的散熱性能可減小溫度上升幅度，并維持電容芯體溫度在一個(gè)穩(wěn)定范圍內(nèi)，減小套管過(guò)熱故障對(duì)電容芯體造成的危害。

4.2 彈簧表帶觸指過(guò)熱故障下電場(chǎng)分布

載流量4 500、5 515 A，油溫60 ℃工況下彈簧觸指過(guò)熱故障時(shí)電容芯體電場(chǎng)分布如圖11所示。套管過(guò)熱故障對(duì)電容芯體的電場(chǎng)分布影響較小，其徑向、軸向電場(chǎng)并無(wú)明顯變化。相比于無(wú)故障情況下，電容芯體徑向電場(chǎng)最大值增加0.09 kV/mm，軸向電場(chǎng)在法蘭處驟減量增加0.001 kV/mm。但毛細(xì)芯熱管同樣對(duì)電容芯體電場(chǎng)分布有一定改善作用。當(dāng)未引入熱管時(shí)，載流量4 500 A，電容芯體徑向電場(chǎng)差值ΔE為6.3 kV/mm，軸向電場(chǎng)在法蘭處降低0.101 kV/mm。引入熱管后，徑向電場(chǎng)差為2.26 kV/mm，降低了64.13%，法蘭處軸向電場(chǎng)降低0.043 kV/mm，減小了0.058 kV/mm。即使載流量為5 515 A，電容芯體的徑向電場(chǎng)差值ΔE僅為3.05 kV/mm。結(jié)果表明，在套管過(guò)熱故障下，熱管的引入仍可平均電容芯體電場(chǎng)分布。

5 結(jié) 論

本文基于COMSOL Multiphysics建立了±800 kV換流變壓器熱管閥側(cè)套管熱管的仿真模型。分析了電容芯體在不同載流量與油溫情況下的溫度與電場(chǎng)分布。進(jìn)一步地改變熱管參數(shù)與套管故障類(lèi)型，研究不同參數(shù)對(duì)熱管傳熱性能的影響及套管過(guò)熱故障情況下熱管導(dǎo)熱優(yōu)勢(shì)的有效性。具體結(jié)論如下：

1）±800 kV換流變壓器閥側(cè)套管在運(yùn)行過(guò)程中，套管內(nèi)溫度較高，溫度與電場(chǎng)分布不均勻。當(dāng)套管載流量為4 500 A，油溫60 ℃時(shí)，電容芯體徑向、軸向最熱點(diǎn)溫度已高達(dá)123 ℃、120 ℃，其靠近法蘭處徑向電場(chǎng)值最大，為8.3 kV/mm，徑向電場(chǎng)梯度差ΔE為6.2 kV/mm。

2）毛細(xì)芯熱管不僅可以降低電容芯體的最熱點(diǎn)溫度、平均溫度分布，而且對(duì)其徑向電場(chǎng)分布改善顯著。引入毛細(xì)芯熱管后，徑向溫差由60 ℃降低為17.9 ℃。即使電流增加了22.56%，油溫增加到90 ℃，電容芯體徑向、軸向最熱點(diǎn)溫度分別僅為97.92 ℃、97.98 ℃。徑向電場(chǎng)最大值降低為6.1 kV/mm，電場(chǎng)梯度差ΔE下降了70.97%。

3）載流導(dǎo)管內(nèi)部的工質(zhì)種類(lèi)與孔隙率大小會(huì)影響毛細(xì)芯熱管的熱傳遞過(guò)程，4種工質(zhì)的傳熱性能排序依次為去離子水gt;丙酮gt;甲醇gt;乙醇。毛細(xì)芯熱管的傳熱性能隨著孔隙率的增加而增加。當(dāng)工質(zhì)為去離子水，孔隙率為0.75時(shí)，熱管的傳熱性能最優(yōu)。

4）毛細(xì)芯熱管具有優(yōu)異的散熱性能，可有效避免因過(guò)熱故障導(dǎo)致套管電容芯體發(fā)生形變、開(kāi)裂等事故的發(fā)生。當(dāng)載流量為4 500 A，油溫為60 ℃，套管過(guò)熱故障時(shí)，毛細(xì)芯熱管的引入，一方面可降低故障點(diǎn)溫度10 ℃左右，另一方面使得電容芯體徑向最熱點(diǎn)溫度僅增加0.48 ℃，并將電容芯體軸向溫度穩(wěn)定在70 ℃左右。

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（編輯：劉琳琳）