| Περίληψη: | Η χρήση υγρών διηλεκτρικών με αυξημένη διηλεκτρική αντοχή και θερμική αγωγιμότητα σε κρίσιμα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, όπως μετασχηματιστές ισχύος, κρίνεται ζωτικής σημασίας για την σωστή λειτουργία των ανωτέρω συστημάτων. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή γίνεται εκτενής μελέτη των υπαρχόντων εμπορικών λύσεων διηλεκτρικών υγρών, η αναλυτική μελέτη αυτών καθώς και η πρόβλεψη του κατάλληλου στατιστικού μοντέλου κατανομής της τάσης διάσπασης, που θα ερμηνεύει τη διασπορά της τάσης διάσπασης σε διαφορετικές διατάξεις ηλεκτροδίων και σε διαφορετικά υγρά διηλεκτρικά. Παράλληλα, προτάθηκε μια καθολική στατιστική κατανομή στην οποία συνέκλιναν όλα τα στατιστικά αποτελέσματα. Επίσης μελετήθηκαν οι προ-εκκενώσεις υπό κρουστικές τάσεις διαφορετικών κυματομορφών για τα προαναφερθέντα εμπορικά διαθέσιμα υγρά διηλεκτρικά, σε κατάλληλα σχεδιασμένες πειραματικές διατάξεις.
Σε συνέχεια της ανωτέρω μελέτης και παρακολουθώντας τις ραγδαίες εξελίξεις της νανοτεχνολογίας, ξεκίνησε μια μελέτη σε σχετικά νέο ερευνητικό πεδίο, με σκοπό την πιθανή εφαρμογή της στα υγρά διηλεκτρικά. Μέσα από εκτενή βιβλιογραφική ανασκόπηση, έγινε στοχευμένη μελέτη στο είδος των νανοσωματιδίων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν, εν συνεχεία αναζητήθηκε η κατάλληλη διάμετρος αυτών που να ικανοποιεί κάθε πιθανή περίπτωση εξωτερικών παραγόντων (βαρυτική έλξη, μαγνητικά πεδία, μαγνητική πόλωση). Έγινε σύνθεση νανοελαίων με διαφορετικά νανοσωματίδια, τα οποία συντέθηκαν και τροποποιήθηκαν επιφανειακά με ειδικά επιχρίσματα. Το τελικό νανοέλαιο (colNF) που προέκυψε από σύνθεση επιφανειακά τροποποιημένων νανοσωματιδίων οξειδίων του σιδήρου, εμφάνισε μηδενική συσσωμάτωση, απουσία ιζηματοποίησης και εξαιρετική διασπορά. Ακολούθως, έγινε πλήρης φυσικοχημικός χαρακτηρισμός του νανοέλαιο. Εν συνεχεία βρέθηκε η βέλτιστη συγκέντρωση στην οποία υπάρχει βελτίωση της διηλεκτρικής αντοχής (ηλεκτρικής μόνωσης) όλων των υπό μελέτη νανοελαίων.
Εκτεταμένες παραμετρικές μετρήσεις διηλεκτρικής αντοχής, υπολογισμός των διηλεκτρικών απωλειών καθώς και ανάλυση μερικών εκκενώσεων, έδειξαν ιδιαίτερα βελτιωμένη διηλεκτρική συμπεριφορά στο νανοέλαιο colNF. Ακολούθως, παρατηρήθηκε αυξημένη αντοχή στο χρόνο (διπλάσια αντοχή σε σχέση με τα συμβατικά έλαια) σε συνεχόμενες καταπονήσεις (ηλεκτρικές), ενώ παράλληλα διατήρησε σταθερά υψηλή διηλεκτρική αντοχή. Επίσης παρατηρήθηκε αυξημένη θερμική απόκριση σε ειδικά σχεδιασμένη διάταξη μέτρησης, στοιχείο που υποδεικνύει αυξημένη θερμική αγωγιμότητα. Από τα αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβή, κρίνεται πως το ανωτέρω νανοέλαιο (colNF) δύναται να χρησιμοποιηθεί ως πιθανός αντικαταστάτης των συμβατικών υγρών διηλεκτρικών (ελαίων) σε μετασχηματιστές.
|
|---|
