Zastosowanie nanocząstek do modyfikacji cieczy elektroizolacyjnych stosowanych w transformatorach energetycznych

• Autorzy: Szcześniak Dominik , Przybyłek Piotr

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.06.11

Warianty tytułu

EN

Application of nanoparticles for modification of electro-insulating liquids used in power transformers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jedną z obecnie rozwijanych metod poprawy właściwości cieczy elektroizolacyjnych jest ich modyfikacja przy użyciu nanoproszków. Poprawa parametrów cieczy zależy od rodzaju zastosowanego nanoproszku, wielkości nanocząstek, jak również od sposobu preparacji nanocieczy. Aktualnie na świecie prowadzone są badania ukierunkowane głównie na poprawę wytrzymałości elektrycznej oraz przewodności cieplnej modyfikowanych cieczy bazowych. W artykule przedstawiono przegląd stosowanych nanomodyfikatorów, metody preparacji nanokoloidów oraz omówiono zagadnienia związane z ich stabilnością.

EN

One possibility to improve the parameters of insulating liquids is their modification by means of nanopowders. The improvement of the dielectric fluid parameters depends on the type and size of the nanopowder as well as on the method of nanofluid preparation. Research conducted around the world are mainly focused on improvement the electrical strength and thermal conductivity of modified insulating liquids. The article presents an overview of nanomodifiers, methods of nanocolloids preparation and the issues related to their stability.

Słowa kluczowe

PL

ciecz elektroizolacyjna; nanocząstki; nanociecz; stabilność zawieszenia

EN

electro-insulating liquid; nanoparticle; nanofluid; suspension stability

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 6
• Strony: 62--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., tab.

Twórcy

autor

Szcześniak Dominik

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektroenergetyki, ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań

• https://orcid.org/0000-0002-2210-5159

autor

Przybyłek Piotr

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektroenergetyki, ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań

• https://orcid.org/0000-0002-5258-5894

Bibliografia

• [1] CIGRE Brochure nr 436, Experiences in Service with New Insulating Liquid, 2010
• [2] Rózga P., Zastosowanie symulacji rozkładu pola elektrycznego w przestrzeni 3D do oceny procesu inicjacji wyładowań elektrycznych w oleju, Przegląd Elektrotechniczny, 6 (2014), 216-221
• [3] Yuan Y., Ruijin L., A Novel Nanomodified Cellulose Insulation Paper for Power Transformer, J. Nanomater., (2014), 1-6
• [4] Rózga P., Beroual A., Przybylek P., Jaroszewski M., Strzelecki K., A Review on Synthetic Ester Liquids for Transformer Applications, Energies, 13 (2020), 6429
• [5] Ab Ghani S., et al., Methods for improving the workability of natural ester insulating oils in power transformer applications: A review., Electric Power Systems Research., 163 (2017), 655-667
• [6] Mosiński F., Ekologiczne aspekty eksploatacji transformatorów energetycznych, VII Konferencja Naukowo-Techniczna Transformatory Energetyczne i Specjalne, (2008), 227-236
• [7] McShane C.P., Luksich J., Rapp K.J., Retrofilling aging transformers with natural ester based dielectric coolant for safety and life extension, Cement Industry Technical Conference, (2003), 141-147
• [8] Dombek G., Gielniak J., Fire Safety and Electrical Properties of Mixtures of Synthetic Ester/Mineral Oil and Synthetic Ester/Natural Ester, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 25 (2018), 1846-1852
• [9] Przybyłek P., Rozpuszczalność wody w estrze syntetycznym oraz mieszaninie estru z olejem mineralnym w aspekcie suszenia izolacji celulozowej, Przegląd Elektrotechniczny, 10 (2016), 92-95
• [10] Nadolny Z., Dombek G., Mixture for cooling electroenergetic devices, Pat.227635
• [11] Skorić D., Jocić S., Sakac Z., Lecić N., Genetic possibilities for altering sunflower oil quality to obtain novel oils, Can. J. Physiol. Pharmacol., 86 (2008), 215-221
• [12] Maxwell J.C., A Treatise on Electricity and Magnetism, Clarendon Press 1st Edition, Oxford, U.K, (1873)
• [13] Lewis T.J., Nanometric dielectrics, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 1 (1994), No. 5, 812-825
• [14] Primo V. A., Pérez-Rosa D., García B., Cabanelas J. C., Evaluation of the Stability of Dielectric Nanofluids for Use inTransformers under Real Operating Conditions,Nanomaterials, 9 (2019), 143
• [15] Jacob J., Preetha P., Sindhu T. K., Stability Analysis and Characterization of Natural Ester Nanofluids for Transformers,IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 2 (2020), No. 5, 1715-1723
• [16] Ma X., Dong M., Yang L., Suspension Stability of Transformer Oil based Nanofluid, IEEE 20th International Conference on Dielectric Liquids (ICDL), Roma, (2019)
• [17] Du B.X., Li X.L., Li J., Thermal conductivity and dielectric characteristics of transformer oil filled with BN and Fe3O4 nanoparticles, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 22 (2015), No. 5, 2530-2536
• [18] Szcześniak D., Przybylek P., Oxidation Stability of Natural Ester Modified by Means of Fullerene Nanoparticles, Energies, 14 (2021), 490
• [19] Zmarzly D., Dobry D., Analysis of properties of aged mineral oil doped with C60 fullerenes, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 21 (2014), No. 3, 1119-1126
• [20] Usama K., Abderrahmane B., AC Dielectric Strength of Mineral Oil-Based Fe3O4 and Al2O3 Nanofluids, Energies, 11 (2018), 3505
• [21] Katz E. A., Fullerene Thin Films as Phoyovoltaic Material, In Sōga, Tetsuo (ed.). Nanostructured materials for solar energy conversion, Elsevier, (2006), 372-381
• [22] Ayar K., Purbarun D., Tandra N., Sarit K. Das, Effects ofnanostructure permittivity and dimensions on the increased dielectric strength of nano insulating oil, Colloids Surf., A Physicochem. Eng. Asp., 509 (2016), 235-243
• [23] Given M. J., et al., The influence of magnetite nanoparticles on the behaviour of insulating oils for pulse power applications, Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, (2011), 40-43
• [24] Karthik R., Cavallini A., Azcarraga C.G., Investigations on the effect of nanoparticles in mineral oil, IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, (2014),695-698
• [25] Irwanto, Azcarraga C.G., Suwarno, Cavallini A., Negri F.,Ferrofluid effect in mineral oil: PDIV, streamer, and breakdownvoltage, International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), (2014), 1-4
• [26] Zhou Y., Sui S.Y, Li J., Wang Z.Y., Cui W., Lv Y.Z., Li C.R., Statistical analysis of moisture's effect on AC breakdown strength of TiO2 nanofluids, J. Mol. Liq., 249 (2018), 420-428
• [27] Suhaimi Nur S., Rahman A.R.A., et al, A Review on Oil-Based Nanofluid as Next-Generation Insulation for Transformer Application, Journal of Nanomaterials, 3 (2020), 1-17
• [28] Cavallini A., Karthik R., Negri F., The effect of magnetite, graphene oxide and silicone oxide nanoparticles on dielectric withstand characteristics of mineral oil, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 22 (2015), No. 5, 2592-2600
• [29] Zhang J., Wang F., Li J., Ran H., Huang D., Influence of copper particles on breakdown voltage and frequency dependent dielectric property of vegetable insulating oil, Energies, 10 (2017), No. 7, 938
• [30] P. Thomas, Breakdown Voltage and Gassing Tendency of Synthetic Esters Based MgO Nanofluids, IEEE 4th International Conference on Condition Assessment Techniques in Electrical Systems (CATCON), (2019)
• [31] Du Y., Lv Y., Wang F., Li X., Li C., Effect of TiO2 nanoparticles on the breakdown strength of transformer oil, IEEE International Symposium on Electrical Insulation, (2010), 1-3
• [32] Taro M., et al., Experimental investigation of transformer oil based nanofluids for applications in distribution transformers, 3rd International Conference on Condition Assessment Techniques in Electrical Systems, 2017
• [33] Rafiq M., Khan D., M. Ali, Insulating properties of transformer oil-based silica nanofluids, Power Generation Systems and Renewable Energy Technologies, (2015), 1-3
• [34] Farade R. A., Abdul N. I., Mansour D. A., Azis N. B., Bt Jasni J., Soudagar M., Siddappa V., Development of Graphene Oxide-Based Nonedible Cottonseed Nanofluids for Power Transformers, Materials, 13 (2020), 2569
• [35] Sujith S.V., Kim H., Lee J. A., Review on Thermophysical Property Assessment of Metal Oxide-Based Nanofluids: Industrial Perspectives, Metals, 12 (2022), 165
• [36] Mukherjee S., Paria S., Preparation and Stability of Nanofluids-A Review, IOSR j. mech. civ. eng., 9 (2013), 63

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).