TiO_2纳米粒子粒径对油纸绝缘流注特性的影响

作     者：王磊 牛铭康 应宇鹏 吕玉珍 李成榕 Wang Lei;Niu Mingkang;Ying Yupeng;Lü Yuzhen;Li Chengrong

作者机构：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京102206 内蒙古电力科学研究院呼和浩特010020 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2019年第34卷第7期

页      面：1544-1552页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51337003) 

主　　题：TiO2纳米粒子 粒径 界面流注 复合 浅陷阱 

摘      要：为进一步了解纳米粒子对变压器油纸复合绝缘系统性能改性的影响机理,基于补光曝光法和阴影法,分别拍摄了标准正雷电冲击波下5 nm、10 nm、15 nm的球形TiO_2纳米油浸纸板(NPs)和纯油浸纸板(OPs)正、侧面流注发展过程。试验结果表明,与纯油浸纸板界面流注相比,三种TiO_2纳米粒子均抑制了正流注的发展速度,加快了消散速度;同时纳米粒子的添加使得界面流注分支变多呈现簇状,流注头部更倾于向油中发展,且纳米粒子粒径越小对油纸沿面绝缘性能的改性效果越好。其中,5 nm纳米粒子改性油浸纸板流注发展截止长度较Ops减小了32.6%。这是因为TiO_2纳米粒子的加入引入大量浅陷阱,一方面浅陷阱将吸附流注等离子区高速运动的电子而形成低速运动的负离子,加大了流注头部正负电荷复合的概率;另一方面浅陷阱间形成浅陷阱带,陷阱间距变小,电荷在浅陷阱带中传输,迁移率提高,抑制了空间电荷的积累,纳米粒子比表面积随粒径的减小而增大,浅陷阱量更多,改性效果更显著。