Исследовательская группа Техасского университета в Остине (UT Austin) сделала значительный шаг к повышению надежности и срока службы электросетей. Их цель — сделать трансформаторы более холодными.
Трансформаторы преобразуют высоковольтное электричество, поступающее с электростанций, в более низкое напряжение, пригодное для жилых домов и предприятий. Однако стареющие трансформаторы (средний возраст которых составляет 30−40 лет) подвергаются все большей нагрузке, что может привести к перегреву. Это считается основной причиной выхода трансформаторов из строя и отключения электроэнергии.
Команда UT Austin под руководством Вайбхава Бахадура исследовала способы улучшения охлаждения трансформаторов. В традиционных трансформаторах используется бумажная изоляция на основе целлюлозы, которая обеспечивает отличные электрические свойства, но задерживает тепло.
Для решения этой проблемы используется новый класс наноматериалов: целлюлозная бумага, пропитанная наночастицами с высокой теплопроводностью и частицами микрометрового размера. «Такая бумага позволяет теплу рассеиваться более эффективно», — объясняет Бахадур.
Используя симуляцию на суперкомпьютере Stampede2, исследователи смоделировали влияние улучшенной бумаги на производительность и срок службы трансформатора. Затем сотрудники Университета Мэриленда и Лаборатории лесных продуктов Министерства сельского хозяйства США изготовили бумагу с высокой теплопроводностью, используя наночастицы нитрида бора.
«Наши результаты показывают, что увеличение теплопроводности в несколько раз может снизить температуру горячей точки внутри трансформатора на 5−10 °C», — говорит Роберт Хебнер, соавтор исследования. «Это означает потенциальное удвоение или утроение срока службы трансформатора».
Исследовательская группа подтвердила свою модель, испытав подаренный трансформатор на мегаваттной микросети UT Austin. Данные, полученные в реальном мире, полностью совпали с компьютерным моделированием.
