变压器油的一个重要发展方向

变压器油在变压器中有两个功能：一是其绝缘性能，阻止导电部件间的电流流动；二是其冷却性能，将变压器线圈和磁芯中的热量传递出去。这两点是影响变压器中电流密度大小和额定功率大小的重要因素。因此，变压器油的性能是影响整个供电系统正常工作的一个不可忽视的重要环节。传统的变压器油，采用纯净的矿物质油，其击穿电压和导热率已经越来越不能满足科技发展和节约能源的要求。由于变压器油的导热率比较低，会出现因热过载而引起的驱动失败。如果能提高变压器油的导热率，可使变压器的寿命和负载能力都得到提高。因此，找到一种具有优越电、热性能的绝缘冷却媒介，用于高效和环境安全的变压器，已成为能源和工业应用的一个重要研究方向。
研究发现，在液体中添加纳米粒子，可以显著增加液体的介电性能和导热率，提高热交换系统的传热性能。由此提示了纳米流体在改性变压器油领域的应用前景。纳米改性变压器油作为一种新型的绝缘材料，能有效提高变压器油的击穿电压以及导热率，给传统的纯净变压器油带来电学性能和热学性能方面的突破，是未来变压器油的发展方向。
一，纳米改性变压器油可提高绝缘性能
试验表明，纳米粒子TiO2没有经过任何表面修饰加入到变压器油中就能提高矿物油的击穿电压。在浓度仅为0.6%时，TiO2纳米流体的交流击穿电压相比于原油就能提高13%。随着纳米粒子浓度从0.003g/L提高到0.05g/L，击穿电压不断增加。但浓度进一步上升时，纳米颗粒开始发生团聚，导致击穿电压下降。另有报道，在纳米流体的体积浓度为0.08%~0.39%时，纳米流体的直流击穿电压比纯变压器油高3倍。在有外磁场下纳米流体的击穿电压比无外加磁场时高出30%。
冲击电压作用下的击穿特性是描述绝缘材料性能的重要指标。据报道，用共沉淀法制备出表面活性剂包覆的磁性纳米颗粒Fe3O4，然后用超声波分散法将其分散到变压器油中，结果表明，在体积浓度为0.3%时，变压器油的击穿电压相对原油提高16.1%。另据报道，将平均直径小于20nm的TiO2纳米颗粒加入到变压器油中，制备得到体积百分数为0.075%的纳米流体，结果冲击击穿强度增加了24%。
二，纳米改性变压器油可提高导热性能
试验表明，添加Al2O3纳米颗粒的改性变压器油，在体积比为0.5%时，导热率增加约7%；在体积比增大到1%时，导热率增大了18%。添加ZnO纳米颗粒也有类似的效果。另据报道，将0.11%~2%粒径为40nm的铜纳米粒子加入到含有一定质量分数油酸的齿轮油中，油酸作为表面活性剂来稳定整个体系，再将混合液超声波处理。这种方法制备出齿轮油基铜纳米流体，具有很好的稳定性。体积浓度为2%的纳米流体，在室温下导热率增加了24%。（钢研）