变压器油中纳米粒子对流注发展的影响机理研究

近年来，利用导电纳米粒子改性的变压器油在提高电绝缘性能方面显示了极大地潜力，改性后变压器油的正极性冲击电压可以达到改性前的近2倍。有人提出了导电粒子通过捕捉快电子降低流注发展速度的理论来解释此现象。最近的研究表明，非导电纳米粒子也可以显著提高变压器油的击穿电压，现有的理论无法解释这种现象。.本项目针对这一问题，研究分散在变压器油中的纳米粒子（包括非导电性纳米粒子）对流注发展的作用与影响机理。通过测量脉冲电压下油中流注发展的起始电压、长度、速度和形态的变化，揭示纳米粒子对流注发展的抑制现象和规律。采用热刺激电流法和脉冲电声法，进一步研究变压器油改性前后的陷阱特性和电荷输运特性，分析纳米粒子的添加对油中积累电荷的消散作用和机理。在此基础上，提出基于纳米粒子和变压器油两相界面结构特性的油中电荷传导机理，发展纳米粒子对变压器油中流注发展的作用机理，为指导开发具有优良绝缘性能的变压器油提供依据。

本项目针对现有理论无法解释非导电纳米粒子对变压器油改性结果的问题，以不同导电类型纳米粒子改性变压器油为研究对象，实验研究了纳米粒子改性变压器油中流注发展的过程，分析了纳米粒子对变压器油中流注发展过程的影响作用，结合对变压器油纳米改性前后陷阱特性和电荷输运特性的研究，提出了纳米粒子对变压器油的电荷输运改性机理。. 主要研究成果包括：1. 通过制备和调控纳米粒子的微观结构，制备出了不同导电类型和表面修饰状态的纳米粒子及其纳米变压器油，实现了对纳米变压器油室温分散稳定性的调控；2. 通过测试和对比分析纳米变压器油与纯变压器油的工频和冲击击穿强度，给出了纳米粒子导电类型与表面修饰状态对变压器油击穿性能的影响规律；3. 通过测试和分析变压器油纳米改性前后流注的平均传播速率，以及流注发展的起始电压、长度、速率和形态，揭示了纳米粒子对变压器油中流注发展的影响规律；4. 采用热刺激电流法和脉冲电声法，进一步研究变压器油改性前后的陷阱特性和电荷输运特性，给出了纳米粒子的添加对油中积累电荷的消散作用和机理；5. 综合分析上述实验结果，提出了纳米粒子和变压器油两相界面结构特性的油中电荷传输机理，很好的解释了半导体二氧化钛纳米粒子对变压器油的改性作用，发展了纳米粒子对变压器油中流注发展的作用机理。 . 本项目的研究成果已整理发表SCI收录论文7篇，EI收录期刊和会议论文10篇；申请国家发明专利2项，培养博士研究生1名，硕士研究生5名。综上，本项目的研究任务和预期研究成果均已全面完成。