變壓器油在變壓器中有兩個功能：一是其絕緣性能，阻止導(dǎo)電部件間的電流流動；二是其冷卻性能，將變壓器線圈和磁芯中的熱量傳遞出去。這兩點是影響變壓器中電流密度大小和額定功率大小的重要因素。因此，變壓器油的性能是影響整個供電系統(tǒng)正常工作的一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的變壓器油，采用純凈的礦物質(zhì)油，其擊穿電壓和導(dǎo)熱率已經(jīng)越來越不能滿足科技發(fā)展和節(jié)約能源的要求。由于變壓器油的導(dǎo)熱率比較低，會出現(xiàn)因熱過載而引起的驅(qū)動失敗。如果能提高變壓器油的導(dǎo)熱率，可使變壓器的壽命和負(fù)載能力都得到提高。因此，找到一種具有優(yōu)越電、熱性能的絕緣冷卻媒介，已成為能源和工業(yè)應(yīng)用的一個重要研究方向。

研究發(fā)現(xiàn)，在液體中添加納米粒子，可以顯著增加液體的介電性能和導(dǎo)熱率，提高熱交換系統(tǒng)的傳熱性能。由此提示了納米流體在改性變壓器油領(lǐng)域的應(yīng)用前景。納米改性變壓器油作為一種新型的絕緣材料，能有效提高變壓器油的擊穿電壓以及導(dǎo)熱率，給傳統(tǒng)的純凈變壓器油帶來電學(xué)性能和熱學(xué)性能方面的突破，是未來變壓器油的發(fā)展方向。

一，納米改性變壓器油可提高絕緣性能

試驗表明，納米粒子TiO2沒有經(jīng)過任何表面修飾加入到變壓器油中就能提高礦物油的擊穿電壓。在濃度僅為0.6%時，TiO2納米流體的交流擊穿電壓相比于原油就能提高13%。隨著納米粒子濃度從0.003g/L提高到0.05g/L，擊穿電壓不斷增加。但濃度進(jìn)一步上升時，納米顆粒開始發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致?lián)舸╇妷合陆?。另有報道，在納米流體的體積濃度為0.08%~0.39%時，納米流體的直流擊穿電壓比純變壓器油高3倍。在有外磁場下納米流體的擊穿電壓比無外加磁場時高出30%。

沖擊電壓作用下的擊穿特性是描述絕緣材料性能的重要指標(biāo)。據(jù)報道，用共沉淀法制備出表面活性劑包覆的磁性納米顆粒Fe3O4，然后用超聲波分散法將其分散到變壓器油中，結(jié)果表明，在體積濃度為0.3%時，變壓器油的擊穿電壓相對原油提高16.1%。另據(jù)報道，將平均直徑小于20nm的TiO2納米顆粒加入到變壓器油中，制備得到體積百分?jǐn)?shù)為0.075%的納米流體，結(jié)果沖擊擊穿強(qiáng)度增加了24%。

二，納米改性變壓器油可提高導(dǎo)熱性能

試驗表明，添加Al2O3納米顆粒的改性變壓器油，在體積比為0.5%時，導(dǎo)熱率增加約7%；在體積比增大到1%時，導(dǎo)熱率增大了18%。添加ZnO納米顆粒也有類似的效果。另據(jù)報道，將0.11%~2%粒徑為40nm的銅納米粒子加入到含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)油酸的齒輪油中，油酸作為表面活性劑來穩(wěn)定整個體系，再將混合液超聲波處理。這種方法制備出齒輪油基銅納米流體，具有很好的穩(wěn)定性。體積濃度為2%的納米流體，在室溫下導(dǎo)熱率增加了24%。