Analysis of transformer insulation systems with dielectric nanofluids

Resumen

A lo largo de la última década, varios autores han publicado estudios que muestran que la dispersión de pequeñas concentraciones de nanopartículas puede mejorar las propiedades dieléctricas y térmicas de los aceites aislantes. Hasta la fecha se han publicado un número significativo de trabajos experimentales que constatan grandes mejoras en la rigidez dieléctrica y en otras propiedades de estos fluidos en comparación con las propiedades de los fluidos base. Sin embargo, a pesar de que estos materiales parecen mejorar las propiedades dieléctricas de los líquidos convencionales, existen serias dudas sobre la posibilidad de que puedan ser empleados en transformadores reales en un futuro próximo. La principal dificultad está relacionada con la pérdida de estabilidad de estos líquidos a las temperaturas de servicio del transformador. Este aspecto solo podrá mejorarse mediante el desarrollo de investigaciones en las que colaboren investigadores de distintas áreas que logren desarrollar nanofluidos que consigan una estabilidad suficiente a largo plazo. Otro aspecto crítico está relacionado con la interacción de los nanofluidos con otros elementos del transformador y con el impacto de los nanofluidos en las propiedades de estos materiales. En este contexto, el estudio de la interacción entre los nanofluidos y el aislamiento sólido del transformador es de especial relevancia. A pesar de ello los estudios desarrollados sobre esta temática hasta la fecha han sido escasos. En esta tesis doctoral se lleva a cabo un estudio integral sobre la interacción entre los nanofluidos dieléctricos y el aislamiento sólido del transformador. Dentro de la tesis se ha realizado un análisis de las características morfológicas del papel impregnado con nanofluido, que confirmó la penetración de las nanopartículas en la estructura de la celulosa. A continuación, se investigaron varias propiedades dieléctricas, incluida la rigidez dieléctrica y los procesos de polarización en aislamientos sólidos impregnados con nanofluidos. Finalmente, se estudió el impacto de las nanopartículas en el proceso de envejecimiento del transformador, para entender cómo influye la presencia de estos elementos en las reacciones químicas que dan 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 ser de aplicación en transformadores reales. El desarrollo de estudios integrales, como el presentado en esta Tesis, puede contribuir al avance de esta tecnología y al desarrollo de nuevas aplicaciones para estos materiales en el futuro.