【摘要】：變壓器油作為一種重要的液體絕緣介質(zhì),其性能與變壓器的安全運行水平密切相關(guān)。長期實踐證明水分是影響變壓器油絕緣強度的主要因素,近年來人們發(fā)現(xiàn)二氧化鈦納米粒子可以提高變壓器油的耐水分劣化性,但納米粒子微觀特性與納米變壓器油中水分分布及存在狀態(tài)的相互關(guān)系尚缺乏研究。為此,本文以二氧化鈦納米變壓器油為研究對象,探索納米粒子形貌、粒徑、濃度和表面修飾對變壓器油中水分分布及存在狀態(tài)的影響規(guī)律,并對比分析了不同水分條件下二氧化鈦納米變壓器油的介電性能,最后對納米變壓器油中水分存在的形式和分布進行了分子動力學(xué)模擬分析。本文首先采用溶劑熱法制得了粒徑為5 nm和10 nm的二氧化鈦納米球,以及長徑比分別為4:1和10:1的二氧化鈦納米棒,利用上述所得納米粒子制備了分散穩(wěn)定性良好的納米改性變壓油。通過對所制備納米變壓器油和純油中水分含量在10～60 ppm范圍內(nèi)的調(diào)節(jié),對比分析了納米粒子粒徑、形貌、濃度和表面修飾對油中水分狀態(tài)的影響作用,發(fā)現(xiàn)極性二氧化鈦納米粒子可以吸附油中水分子,且吸附量隨粒徑的減小而增大,而長徑比對水分吸附量影響較小;同時納米粒子改變了變壓器油中水分的存在狀態(tài),將純油中以多聚態(tài)水分子團簇為主的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為納米變壓器油中以單聚、雙-三聚水分子為主的狀態(tài)。此外,通過測試納米變壓器油和純油的工頻擊穿性能,發(fā)現(xiàn)二氧化鈦納米粒子可以提高變壓器油的耐水分劣化性,其中5nm球形納米粒子的改性作用最佳,可以將納米變壓器油的工頻擊穿電壓提高到純油的近2倍。最后,構(gòu)建了不同形貌、粒徑及水分含量納米改性變壓器油的幾何模型,并根據(jù)實驗環(huán)境調(diào)整模擬參數(shù),進行了幾何模型的優(yōu)化和分子動力學(xué)模擬。模擬結(jié)果顯示,變壓器油模型中納米粒子影響了微觀水分子的擴散和分布,水分子以氫鍵的方式被牢固吸附于納米粒子的表面,主要存在狀態(tài)是單聚水分子和雙-三聚水分子,多聚態(tài)水分子團簇比例減小,水分子存在形式逐漸向小分子構(gòu)象轉(zhuǎn)換,水分子擴散系數(shù)也隨著含量的增加而變大。
【圖文】：

其電導(dǎo)特性，發(fā)現(xiàn)不同種類絕緣介質(zhì)中水分的存在狀態(tài)不同，飽和烴中水分以單聚逡逑體水分子為主，非飽和烴和芳香烴中水分以雙－多聚水分子為主。此外，研究了直流逡逑電場對水分狀態(tài)的影響，如圖１－１所示，施加直流電場對絕緣介質(zhì)中水分子的存在逡逑狀態(tài)無顯著影響。同時發(fā)現(xiàn)隨著水分的增加，如圖１－２所示，非飽和烴和芳香烴與逡逑水分相互作用，影響了絕緣介質(zhì)的電導(dǎo)率。水分對苯甲酸甲酯和鄰苯二甲酸二辛酯逡逑Ｍｏｎｏｍｅｒ邐Ｄｉｍｅｒ邋Ｔｒｉｍｅｒ，邋Ｐｏｌｙｍｅｒ逡逑ｉ：：；ｐｗｖ邋＇！逡逑４０００邐３８００邐３６００邐３４００邐３２００逡逑Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ邋（ｃｍ＇ｎ）逡逑圖１－１水分在鄰苯二甲酸二辛酯中的紅外圖譜（ａ，，通直流電前圖譜；ｂ，通直流電后圖）［１９］逡逑４邋一邋ｒ－邐譬逡逑Ｘｌ0邐■邐９ｕｔｙｌ６？ｎ＊ｅｒ？？邐S緬義希危ｅ澹停簦瑁潁荊�？ｎ�

本文編號：2705844