造价通

反馈
取消

热门搜词

造价通

取消 发送 反馈意见

纳米改性变压器油纳米改性变压器油独特性能

2022/07/16159 作者:佚名
导读:纳米改性变压器油导热性能 在20世纪80年代,微米级或更高数量级的固体颗粒就被添加到液态介质中,来提高流体的导热能力。但由于固体颗粒的大尺寸和高密度,在重力作用下颗粒容易沉淀,无法长时间保持混合液的物理稳定性,故长期以来混合导热流体的开发应用都受到巨大的阻碍。而近二三十年来,随着材料工艺的发展,纳米流体逐渐成为新一代的热传导介质,受到广泛重视 。 在油纸绝缘变压器中,变压器油一方面作为绝缘材料,保

纳米改性变压器油导热性能

在20世纪80年代,微米级或更高数量级的固体颗粒就被添加到液态介质中,来提高流体的导热能力。但由于固体颗粒的大尺寸和高密度,在重力作用下颗粒容易沉淀,无法长时间保持混合液的物理稳定性,故长期以来混合导热流体的开发应用都受到巨大的阻碍。而近二三十年来,随着材料工艺的发展,纳米流体逐渐成为新一代的热传导介质,受到广泛重视 。

在油纸绝缘变压器中,变压器油一方面作为绝缘材料,保证导体之间的电气绝缘;另一方面也作为散热流体,通过循环流动将铁心和线圈产生的热量传递到箱体外部。因此,纳米改性变压器油作为一种全新的纳米电介质材料,其导热性能备受国内外研究者的关注。 的研究结果显示,纳米颗粒的添加可以较大程度上提高混合液的热导率,增强流体导热性能。C.Choi等在其研究中发现,纳米改性变压器油热导率与颗粒体积分数和颗粒材料本身固有热导率值成正比,不同类型的纳米颗粒对变压器油热导率和整体热效率的影响。

实验结果表明,纳米颗粒可以提高变压器油的热导率和热传递效率,对于体积分数为4%的球形A120:颗粒,其油流体的热导率可提高20%;而对于体积分数为0.5%的A1N纳米颗粒,其纳米油热导率提高8%,整体热传递效率提高20%。

针对纳米流体热导率显著增强这一现象,P.Kelinski等综合了相关研究,提出纳米流体导热强化的4种可能机理,分别为纳米粒子的布朗运动、纳米粒子本身的高热导率、颗粒与溶液接触面的固液界面效应以及纳米粒子的团聚。

纳米改性变压器油电气特性

关于纳米改性变压器油的电气击穿特性首先是由ABB公司的Segal等在1998年开展了研究}s}随后Herchl, Hwang等也相继研究了不同电压类型下纳米改性油的击穿特点,上述研究均是以纳米磁流体作为研究对象。近两年来我国学者也开始了针对纳米改性变压器油的研究,清华大学周远翔等对其自制的改性油进行了交直流、冲击电压作用下击穿和局部放电等方面的放电特性研究,并通过热刺极电流法(thermally stimulated current TSC)和脉冲电声法(pulse electroacoustic technique PEA)研究纳米颗粒的改性原理;西南交通大学刘君等研究了不同水分含量下纳米改性油一纸复合绝缘系统的频率响应特性 .

纳米改性变压器油交直流耐压特性

从传统的工程角度看,固体微粒的添加对于绝缘油的介电强度具有致命的危害,因为这些杂质微粒在外施电场下容易定向排列,形成放电“小桥”,从而导致绝缘油的击穿。但对于纳米流体而言,由于纳米尺度下的界面效应,纳米颗粒不但不会破坏变压器油的绝缘性能,反而有助于提高其耐压强度。周远翔等的研究表明,在较短的间隙距离下,纳米改性变压器油交流和直流击穿电压基本和纯净变压器油相同,但是随着间隙距离的增大,与纯净变压器油相比,改性变压器油的击穿电压显著提高。图2所示为交流、直流电压作用下纳米改性变压器油与纯净变压器油击穿特性的对比。

华北电力大学杜岳凡、吕玉珍等着重研究了纳米材料种类、颗粒含量以及颗粒表面改性化学剂对改性变压器油交流耐压幅值的影响。图3给出了不同材料体系和表面改性方法下,改性油交流耐压值随颗粒含量的变化情况,其中1号样品未进行表面处理,2号和3号样品分别使用硬脂酸和硅油进行表面处理。

上述研究表明,添加适量的纳米颗粒可以提高变压器油交直流电压下的击穿电压幅值,但是这种增大趋势与纳米材料种类、颗粒含量以及颗粒表面改性情况有很大关系。J.Kudelcik等认为纳米颗粒可以抑制液体电介质分子电离和液体中气泡的产生,从而增大击穿电压值,而当颗粒含量较高时,纳米颗粒容易“团聚”,形成“小桥”,反而降低击穿耐受电压幅值

纳米改性变压器油冲击耐压特性

冲击电压作用下的击穿特性是描述绝缘材料性能的重要指标,在实际运用中雷电冲击以及操作冲击对于油纸绝缘材料也是较为严峻的考验。Segal等的研究表明}s},在针一球电极构成的极不均匀电场中,正极性标准雷电冲击(波前/判嚎值时间为1.2/50 s)下纳米改性变压器油的耐压幅值显著提高,和纯净油相比其幅值大致可提高50%,且流注的发展速度也比纯净变压器油中的速度要慢,这种现象随着间隙距离的增大越来越明显;而负极性冲击下的耐压值基本不变。同时纳米改性油在冲击电压作用下针电极的极性效应不明显,这与纯净变压器油冲击电压作用下的极性效应具有非常大的差异。表1给出了纯净变压器油和改性油冲击电压作用下击穿幅值和截断时间的比较。

纳米改性变压器油抗老化特性

老化是降低绝缘材料使用寿命最重要的原因之一,对于油纸绝缘结构其老化是多种因素综合作用的结果,其中热老化是最主要的因素。Segal等最先开展关于纳米改性变压器油热老化的研究,实验中纳米改性油和纯净变压器油分别与纸板、铜片、硅钢片混合,在185℃下进行12周的热老化通过对比老化后改性油与纯油在交流电压和冲击电压下的击穿特点,发现纳米改性油在击穿特性方面的抗老化性优于普通变压器油,这与华北电力大学的研究结果相似。表2所示为185℃热老化后纳米改性油与纯油的交流、冲击耐压比较。图5所示为130℃热老化后普通变压器油和纳米改性油局部放电起始电压值的对比情况 实验结果表明,纳米颗粒的添加可以提高变压器油的抗老化性能,和同样老化程度的普通变压器油相比,纳米改性变压器油在交流耐压、冲击耐压和局部放电起始电压等多方面都表现出较好的陛能。

纳米改性变压器油抗水分特性

已有的研究成果表明,对于各种可能降低绝缘油性能的不利因素,纳米改性变压器油除了在老化方面表现出较好的性能外,其受水分的影响程度也低于普通变压器油。Segal等的研究表明,纳米颗粒可以束缚变压器油中的水分,减轻水分对变压器油的不利影响。表3所示为普通变压器油和改性油在不同水分含量下的交流耐压值对比。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
关注微信公众号造价通(zjtcn_Largedata),获取建设行业第一手资讯

热门推荐

相关阅读