RT Dissertation/Thesis
T1 Analysis of transformer insulation systems with dielectric nanofluids
A1 Pérez Rosa, Daniel
AB A number of authors have reported that the dispersion of small concentrations ofnanoparticles may improve the dielectric and thermal properties of insulating oils.Extensive experimental work has been published reporting large improvements in thedielectric strength of these fluids compared with the properties of the base liquids.However, even if those materials enhance the dielectric properties of conventionalliquids, there are serious concerns about their applicability to real transformers in thefuture. The main difficulty is related with the long-term stability of the liquids at transformerservice temperatures. This factor would only be improved if multidisciplinaryresearch teams cooperate in the development of nanofluids which remains stable in thelong term.Another critical aspect is related with the interaction of nanofluids with other elementsof the transformer, and the impact that they might have on the propertiesof these materials. In this field, the study of the interaction between nanofluids andtransformer solid insulation is specially relevant. However only a small number of workshave studied the topic up to date.This PhD. Thesis carries out a research to get insight on the interaction betweendielectric nanofluids and transformer’s solid -insulation. An analysis on the morphologicalcharacteristics of nanofluid-impregnated paper was conducted that confirms thepenetration of nanoparticles in the cellulose structure. Then several dielectric propertieswere investigated, including the dielectric strength and the polarization processesin nanofluid-impregnated solid insulation. Finally, the impact of the nanoparticles onthe transformer ageing process was studied, to understand how the chemical reactionsthat lead to the degradation of solid materials on the transformer changes when theimpregnation liquid is a nanofluid.Research on nanodielectric fluids for transformer insulation is still a new field ofstudy and these materials are still far from being of application to real transformers.The development of comprehensive studies, as the one presented in this Thesis, maycontribute to the advance of this technology and to the promotion of new applicationsfor these materials in the future.
AB A lo largo de la última década, varios autores han publicado estudios que muestranque la dispersión de pequeñas concentraciones de nanopartículas puede mejorar laspropiedades dieléctricas y térmicas de los aceites aislantes. Hasta la fecha se hanpublicado un número significativo de trabajos experimentales que constatan grandesmejoras en la rigidez dieléctrica y en otras propiedades de estos fluidos en comparacióncon las propiedades de los fluidos base.Sin embargo, a pesar de que estos materiales parecen mejorar las propiedades dieléctricasde los líquidos convencionales, existen serias dudas sobre la posibilidad de quepuedan ser empleados en transformadores reales en un futuro próximo. La principaldificultad está relacionada con la pérdida de estabilidad de estos líquidos a las temperaturasde servicio del transformador. Este aspecto solo podrá mejorarse mediante eldesarrollo de investigaciones en las que colaboren investigadores de distintas áreas quelogren desarrollar nanofluidos que con suficiente estabilidad a largo plazo. Otro aspectocrítico está relacionado con la interacción de los nanofluidos con otros elementos deltransformador y su impacto en las propiedades de estos materiales. En este contexto, elestudio de la interacción entre los nanofluidos y el aislamiento sólido del transformadores de especial relevancia. A pesar de ello los estudios desarrollados sobre esta temáticahasta la fecha han sido escasos.En esta tesis doctoral se lleva a cabo un estudio integral sobre la interacción entre losnanofluidos dieléctricos y el aislamiento sólido del transformador. Dentro de la tesisse ha realizado un análisis de las características morfológicas del papel impregnadocon nanofluido, que confirmó la penetración de las nanopartículas en la estructurade la celulosa y la formación de enlaces entrea ambos elementos. A continuación, seinvestigaron varias propiedades dieléctricas, incluida la rigidez dieléctrica y los procesosde polarización en aislamientos sólidos impregnados con nanofluidos; estos son aspectosde especial relevancia para el diseño de los transformadores. Finalmente, se estudió elimpacto de las nanopartículas en el proceso de envejecimiento del transformador, paraentender cómo influye la presencia de estos elementos en las reacciones químicas quedan lugar a la degradación de los materiales sólidos del transformador.La investigación sobre fluidos nanodieléctricos para el aislamiento de transformadores es un campo de estudio novedoso, y estos materiales aún están lejos de serde aplicación en transformadores reales. El desarrollo de estudios integrales, como elpresentado en esta Tesis, puede contribuir al avance de esta tecnología y al desarrollode nuevas aplicaciones para estos materiales en el futuro.
YR 2022
FD 2022-07
LK https://hdl.handle.net/10016/36016
UL https://hdl.handle.net/10016/36016
LA eng
DS e-Archivo
RD 29 may. 2024