TiO2納米粒子對(duì)變壓器油絕緣和電荷輸運(yùn)特性的影響.pdf

1、隨著我國(guó)百萬(wàn)伏特高壓等級(jí)電網(wǎng)的建設(shè)，電壓等級(jí)的升高，對(duì)變壓器油的品質(zhì)將提出更高的要求。為了進(jìn)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(yùn)行，迫切需要開發(fā)高絕緣強(qiáng)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(guān)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(zhǎng)期穩(wěn)定性;
　?、诩{米粒子對(duì)電荷輸運(yùn)過(guò)程的影響機(jī)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(gè)月后仍透明澄清、未出現(xiàn)團(tuán)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(duì)獲得的具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性的納米改性變壓器油進(jìn)行了工頻擊穿、雷電沖擊擊穿和局部放電特性的測(cè)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(zhǎng)時(shí)間耐局部放電特性明顯改善。
　　研究了TiO2納米粒子對(duì)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(cè)量技術(shù)，研究了納米粒子對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng)，純油（新油、劣化油）中電場(chǎng)發(fā)生了一定程度的畸變，其最大場(chǎng)強(qiáng)為平均場(chǎng)強(qiáng)的1.74倍，而納米改性油中電場(chǎng)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(jī)對(duì)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(jìn)行了研究，觀察了納米粒子對(duì)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(duì)變壓器油（新油、劣化油）中陷阱分布的重構(gòu)作用，通過(guò)對(duì)

5、變壓器油陷阱特性的測(cè)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(dá)到了純油2倍以上。通過(guò)Zeta電位的測(cè)量證實(shí)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(duì)變壓器油中陷阱特性和電荷輸運(yùn)特性的影響。
　　在此基礎(chǔ)上，提出了納米改性變壓器油的電荷傳導(dǎo)淺陷阱理論:納米粒子具有很大的比表面積，通過(guò)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(dǎo)致了變壓器油內(nèi)部淺陷阱密度顯著增大。在高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)電