模拟为弹性和可持续的电网提供了模型

为了向弹性、可持续能源迈出重要一步，德克萨斯大学奥斯汀分校 (UT Austin) 的研究人员正在进行一项计划，以提高电网变压器(电网的关键组件)的性能和使用寿命。

变压器故障会导致整个电网大面积中断，严重影响电网稳定性。此类故障造成的经济影响往往不仅限于更换变压器的费用。清理、维修和更换电网设备可能必不可少，与生产力相关的额外损失可能会阻碍经济发展。

变压器寿命的关键在于电气绝缘材料的完整性，目前电气绝缘材料由类似牛皮纸的材料组成。虽然此类材料是极好的电绝缘体，但它们也是非常好的热绝缘体。这是不受欢迎的，因为它们会吸收热量，导致过热——这是变压器故障的主要原因。

为了应对这些挑战，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员正在探索高导热率纸，以增强散热能力，从而延长变压器的寿命。

该研究的首席研究员 Vaibhav Bahadur 解释说：“我们正在探索高导热率纸，方法是将氮化硼纳米颗粒掺杂到传统纤维素纸中，这种纸的导热率比纸高得多。”

“我们发现，即使纸张的热导率略有增加，也能将内部热点温度降低 5°C 至 10°C。这听起来可能是一个小小的降低，但实际上，它足以使变压器的使用寿命延长一倍甚至三倍。”

研究人员利用德克萨斯高级计算中心的超级计算机 Stampede2 上的 3D 传热模型成功模拟并预测了热性能。这些模拟需要强大的计算能力，而 Stampede2 只需几分钟即可完成。

“这项开创性的研究标志着电网技术的变革性一步。通过采用先进的绝缘材料延长变压器的使用寿命，我们可以实现更加可持续、可靠和有弹性的电网，”巴哈杜尔说。

虽然该研究重点是变压器，但该团队正在分析高热导率纳米绝缘材料对于封装用于人工智能、交通和电网相关应用的下一代的好处。

“发热是变压器和电气设备面临的一个问题;对于支持我们数字化和云端生活方式的而言，发热更是一大问题，”巴哈杜尔说道。“我们的目标是找到基于材料的解决方案，让所有设备都保持凉爽。”

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