TiO2納米粒子對變壓器油絕緣和電荷輸運特性的影響.pdf

1、隨著我國百萬伏特高壓等級電網(wǎng)的建設，電壓等級的升高，對變壓器油的品質(zhì)將提出更高的要求。為了進一步提高變壓器的絕緣水平，縮小變壓器的尺寸，有效保障超大規(guī)模輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，迫切需要開發(fā)高絕緣強度的新型變壓器油。目前，已有研究者將納米粒子添加到變壓器油中改善其絕緣特性。
　　關于納米改性變壓器油的研究中存在著一些尚未解決的問題，其中包括:
　?、偌{米改性變壓器油的長期穩(wěn)定性;
　?、诩{米粒子對電荷輸運過程的影響機理。

2、
　　本文利用兩步法制備了具有良好分散穩(wěn)定性的TiO2納米粒子改性變壓器油，油樣室溫靜置18個月后仍透明澄清、未出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，且靜置前后納米粒子的粒徑均在20nm左右、分散均勻。對獲得的具有長期穩(wěn)定性的納米改性變壓器油進行了工頻擊穿、雷電沖擊擊穿和局部放電特性的測試，發(fā)現(xiàn)納米粒子不僅可以使變壓器油的工頻和雷電擊穿電壓提高至未改性前的1.2倍，而且在雷電沖擊電壓下納米改性變壓器油中流注傳播速度降低到純油的65％。除此以外，納米改性變

3、壓器油的局部放電起始電壓為純油的1.1倍，且長時間耐局部放電特性明顯改善。
　　研究了TiO2納米粒子對劣化（高水分、老化）變壓器油絕緣特性的影響，發(fā)現(xiàn)隨著變壓器油劣化程度的加深，納米粒子改性效果更加明顯，工頻擊穿電壓提高至純油的2倍以上，而且可以有效抑制油中局部放電現(xiàn)象，局部放電起始電壓為純油的1.2倍。
　　采用電聲脈沖法測量技術(shù)，研究了納米粒子對變壓器油（新油、劣化油）中電荷積累、消散特性的影響。在電荷積累特性研究中發(fā)

4、現(xiàn)，隨著施加壓時間的延長，純油（新油、劣化油）中電場發(fā)生了一定程度的畸變，其最大場強為平均場強的1.74倍，而納米改性油中電場分布則較為均勻。在電荷消散特性研究中發(fā)現(xiàn)，納米粒子可以使變壓器油中電荷消散速率提高34％。利用ICCD高速相機對雷電沖擊電壓下變壓器油改性前后的流注發(fā)展變化規(guī)律進行了研究，觀察了納米粒子對變壓器油中流注發(fā)展形態(tài)的影響。
　　利用熱刺激電流法探索了納米粒子對變壓器油（新油、劣化油）中陷阱分布的重構(gòu)作用，通過對

5、變壓器油陷阱特性的測量發(fā)現(xiàn)，TiO2納米粒子的添加使得變壓器油中的淺陷阱密度達到了純油2倍以上。通過Zeta電位的測量證實了納米粒子與變壓器油兩相界面結(jié)構(gòu)的存在和其性質(zhì)的變化對變壓器油中陷阱特性和電荷輸運特性的影響。
　　在此基礎上，提出了納米改性變壓器油的電荷傳導淺陷阱理論:納米粒子具有很大的比表面積，通過固體納米粒子和液體介質(zhì)分子間的相互作用，可以形成不同于本體材料的兩相界面，導致了變壓器油內(nèi)部淺陷阱密度顯著增大。在高場強區(qū)電