纳米改性变压器油的电气特性研究

摘要

随着电力系统的电压等级不断提高，如何提高绝缘介质的性能成为当今社会研究的热点之一。而变压器油作为变压器中重要的绝缘介质，承担了绝缘和散热的双重作用。因此，研究出具有优异电气性能的变压器油对于提高变压器的安全运行水平以及减小特高压变压器的尺寸和重量有着重要意义。为了提高变压器油的电气和绝缘性能，国内外许多学者已经通过纳米改性技术开展了纳米改性变压器油相关方面的研究。基于此，本文选取SiO2、ZnO和Al2O3三种纳米材料，利用纳米添加改性技术，对不同含量的纳米改性变压器油进行了工频击穿试验，介电性能试验和油浸绝缘纸板沿面放电试验，旨在为该新型变压器油的实际推广应用奠定理论和实践基础。
　　通过对三种不同含量的纳米改性变压器油进行工频击穿实验，发现三种纳米粒子均在一定范围内不同程度上提高了变压器油的击穿场强。研究不同制备方式对纳米改性变压器油击穿性能的影响，发现采用超声波分散法制备的纳米改性变压器油击穿场强高于单纯用机械搅拌法制备；研究粒径为15nm和30nm的纳米SiO2对变压器油击穿性能的影响，发现粒径为30nm的纳米SiO2对变压器油击穿性能的改善效果较差；研究不同电极间隙对纳米改性变压器油击穿性能的影响，发现在较大间隙下可以明显提高变压器油的击穿性能；研究不同纳米粒子对变压器油纸复合绝缘击穿性能的影响，发现三种纳米粒子均在一定范围内不同程度上提高了变压器油纸复合绝缘的击穿场强；研究纳米粒子对变压器油浸绝缘纸板沿面放电的影响，发现经过纳米改性的变压器油浸绝缘纸板在相同时间内碳化面积相对于未经改性的明显较小。
　　通过对三种不同含量的纳米改性变压器油进行介电性能实验，发现三种纳米粒子将小幅度的增大变压器油的相对介电常数，明显的增大变压器油的介质损耗角正切；相对介电常数随纳米粒子含量呈线性增长关系而随温度线性降低；介质损耗角正切随纳米粒子含量呈线性增大关系而随环境温度指数型增大。基于 Maxwell-Garnett经验公式和纳米粒子极化的理论，对纳米改性变压器油的相对介电常数和介质损耗角正切的变化机理进行了分析。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外纳米改性变压器油的研究现状

1.3 课题的来源及研究内容

第2章 纳米改性变压器油的制备

2.1 实验材料选取

2.2 实验设计

2.3 纳米改性变压器油的制备过程

2.4 纳米改性油纸油纸复合绝缘试样的制备

2.5 本章小结

第3章 纳米改性变压器油的击穿特性

3.1 击穿实验概述

3.2 交流击穿电压测试方案

3.3 交流击穿电压测试过程

3.4 实验结果及分析

3.5 不同纳米改性变压器油纸复合绝缘的击穿特性

3.6 纳米粒子对变压器油内绝缘纸板沿面放电的影响分析

3.7 本章小结

第4章 纳米改性变压器油的工频介电性能

4.1 介电实验概述

4.2 实验过程及数据处理

4.3 实验结果及分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢