納米改性變壓器油中載流子遷移率的研究.pdf

1、納米改性變壓器油，由于其優(yōu)良的導(dǎo)熱和絕緣性能受到廣泛的關(guān)注和研究。針對(duì)納米改性變壓器油優(yōu)異的絕緣特性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量宏觀(guān)擊穿性能的研究并提出了相應(yīng)的機(jī)理解釋。但這些機(jī)理解釋都是基于對(duì)納米油中載流子遷移特性的仿真或者間接實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，目前，尚缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證明。因此，有必要開(kāi)展納米改性變壓器油中載流子在電場(chǎng)作用下遷移特性的研究，為揭示納米粒子對(duì)變壓器油的改性作用提供基礎(chǔ)。
　　載流子遷移率是直接反映載流子遷移特性的參數(shù)，具體包

2、括離子遷移率和電子遷移率。本文采用極性反轉(zhuǎn)法，即對(duì)試樣施加直流電壓，經(jīng)歷兩次極性反轉(zhuǎn)過(guò)程，通過(guò)電流的時(shí)變特性，計(jì)算得到純變壓器油和納米改性變壓器油中的離子遷移率值，根據(jù)不同溫度下遷移率數(shù)值獲得試樣中離子躍遷勢(shì)壘等參數(shù);采用擊穿時(shí)延法，即通過(guò)階躍電壓對(duì)小間隙、稍不均勻電場(chǎng)下試樣作用時(shí)的擊穿截?cái)鄷r(shí)間，分別推算出純凈變壓器油和納米改性變壓器油中電子遷移率的數(shù)值。
　　離子遷移率的研究發(fā)現(xiàn)，在5kV/m～150kV/m場(chǎng)強(qiáng)下，純變壓器油中

3、的離子遷移率不受場(chǎng)強(qiáng)的影響，均約1×10-9m2V-1s-1;變壓器油經(jīng)二氧化鈦和四氧化三鐵納米粒子改性后，油中離子遷移率則隨場(chǎng)強(qiáng)的增大，呈現(xiàn)出非線(xiàn)性降低的趨勢(shì)。通過(guò)分析油樣勢(shì)壘參數(shù)、納米顆粒的尺寸以及油中離子遷移過(guò)程的物理建模和數(shù)值仿真，確認(rèn)納米改性變壓器油中的離子遷移率值為1.2～2.5×10-10m2 V-1s-1，與純油相比降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　電子遷移率研究發(fā)現(xiàn)，純變壓器油中的電子遷移率為1.02×10-7 m2 V-

4、1s-1，試樣中微水含量的增大會(huì)顯著降低電子遷移率，而納米顆粒的添加，可以將電子遷移率提高至1.54×10-7m2V-1s-1。通過(guò)對(duì)比純凈變壓器油和納米改性變壓器油的載流子遷移率數(shù)值，可以發(fā)現(xiàn)納米顆粒降低了變壓器油中的離子遷移率，卻提高了電子遷移率，我們推測(cè)這與納米顆粒吸附帶電離子在變壓器油中形成雙電層結(jié)構(gòu)有關(guān)。納米帶電顆粒作為導(dǎo)電介質(zhì)降低了油中離子的遷移率數(shù)值，而其在油中形成的雙電層界面結(jié)構(gòu)則可以提高油中電子的傳輸速率。納米油中載流