为进一步了解纳米粒子对变压器绝缘油性能改进的影响机理,根据纳米粒子的作用机制,建立了纳米粒子改性变压器油的场致分子电离流注发展模型。模型中电子、正电荷、负电荷以及负极性纳米粒子的流体力学连续性方程和Poisson方程相互耦合。通过仿真获得并对比了纳米改性变压器油和纯油中流注发展过程中的电场、空间电荷、流注半径、流注发展速率等参数。流注发展过程影响-电动折弯机电动液压滚弧机滚圆机张家港电动滚弧机结果表明:纳米粒子的存在降低了纳米油流注通道中电子的数量,从而增加了流注头部空间电荷密度,流注半径尺寸受到抑制,流注发展速率降低。最后从负极性纳米粒子的电荷分布特征,得出纳米改性变压器油绝缘性能提高的根本原因是纳米粒子对电子的捕获。]中使用铁磁Fe3O4纳米粒子改性变压器油的正极性雷电冲击击穿性能有很大提高的事实，本文基于电动力学场致分子电离模型建立变压器油中流注动态发展过程，研究纳米粒子对电子的捕获机理和对流注发展过程的影响，为改善变压器油绝缘性能提供理论依据。1纳米粒子充电过程及作用机制1.1纳米粒子充电过程众所周知，导电性的纳米粒子中存在大量可移动的自由电子，自由电子在电场的作用下逆着电场方向运动，从而使纳米粒子表面出现正、负感应电荷，感应电荷产生的附加电场改变了纳米粒子周围原有电场的分布，如图1所示。图1中：E0为外界均匀场；本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/θ为正负表面电荷分界线与电场垂直线的夹角；(ε1,ε2)和(σ1,σ2)分别为变压器油和纳米粒子的介电常数和电导率。畸变后的电场在径向的分量为()：R为纳米粒子半径；(ε1,ε2)和(σ1,σ2)分别为变压器油和纳米粒子的介电常数和电导率，其值分别为(2.2ε0,80ε0)和(1×1012S/m，1×104S/m)，ε0为真空介电常数；r为与纳米粒子中心的距离。时间常数τr为电荷的弛豫时间，它描述了自由电子在纳米粒子表面重新分布所需要的时间，它与纳米粒子的电导率和介电常数有很大的关系。对于导电性的Fe3O4纳米材料来说，它的弛豫时间为7.47×1014s，远小于流注发展时间(多为几百ns)，于是式(2)中的指数项exp()rtτ→0，且21σσ，从而纳米粒子球外电场径向分量变为()3032于是纳米粒子的动态充电过程如图2所示。由于纳米粒子吸附电子并将其转为低迁移率的负极性纳米粒子的过程与电子附着于分子类似，于是可以用附着替代纳米粒子吸附电子的过程。附着时间常数为9att-NPτ210s=×(9)附着时间常数是根据图2中纳米粒子需要大约2ns的时间充电至饱和值的80%来选取的。从以上分析可以看出，纳米粒子的充电时间一定要比流注发展时间短，才能对流注的电动力学过程产生影响。否则添加纳米材料对变压器油中的流注过程影响很校1.2纳米粒子的作用机制异性电荷相吸引，同性电荷相排斥，纳米粒子表面形成的感应电荷对外界电荷载体同样具有吸引力和排斥力，本节将从电荷势阱的角度进行分析。基于1.1节的分析，纳米粒子球外电势分布可以通过电场的积分进行计算，即ext()(,)d(,)drrrrErRθrErRθr+∞+∞++=≥=≥∫∫(10)结合式(3)和式(10)可以得出导电性的纳米粒子球外电势分布为213ext002121coscos2ErRErσσθθσσ=++,(r≥R)(11)式中0Ercosθ为外加电场产生的电势分布，而感应电荷产生的势垒分布为213p0212)假设Fe3O4纳米粒子半径R=5nm，则纳米粒子球表面感应电荷产生的势垒分布如图3所示，球表面的势垒最大，可达到0.5eV，纳米粒子表面的正极性的势垒能够困住经过的快速移动的电子，并将其转化为负极性的纳米粒子，从而降低流注的发展速度并提高变压器油的击穿性能。2纳米改性变压器油中流注的建模2.1几何模型在维轴对称几何模型如图4所示，针电极为双曲线形状，针板间隙距离为1mm，针电极的曲率?流注发展过程影响-电动折弯机电动液压滚弧机滚圆机张家港电动滚弧机本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/