I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   3 J u n e   201 7 ,   p p .   1530 ~ 1 5 3 7   I SS N:  2088 - 8708 DOI :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 7 i 3 . p p 1 5 3 0 - 1537           1530       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Cha ra cter isti cs o f  Minera O il - ba se d Nano fluids  for  Po w er  Tra nsfo r m e r Ap p lica tion       I .   H .   Z a k a ria 1 ,   M .   H .   Ah m a d 2 ,   Y.   Z .   Ar ie f 3 ,   N.   A.   Aw a ng 4 ,   N.   A.   Ah m a d 5   1, 2, 3, 4 , 5   I n stit u te o f   Hig h   V o lt a g e   a n d   Hig h   C u rre n t ,   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n o l o g M a lay sia ,     8 1 3 1 0   Jo h o Ba h ru ,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A p r   5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A p r   29 ,   2 0 1 7       T re n d in   th e   f ield   o f   n a n o m a ter ial - b a se d   tran sf o r m e o il   sh o w   m o st  o f   th e   c o n d u c ted   w o rk h a v e   f o c u se d   o n ly   o n   th e   tran sf o rm e o il - b a se d   n a n o f lu i d b u li m it e d   stu d ies   o n   t h e   sta b il it y   o f   tran sf o r m e o il - b a se d   n a n o f l u id s.  S in c e   m in e ra o il - b a se d   n a n o f lu i d stil c a n   p ro d u c e   th e   se d im e n tatio n ,   th u th e   c o ld - a tm o sp h e ric  p re ss u re   p las m a   m e th o d   is  p ro p o se d   to   f u n c ti o n a l ly   m o d if y   th e   S il ico n   Dio x id e   ( S iO 2 n a n o f il ler  in   o rd e to   e n h a n c e   t h e   e lec tri c a l   p ro p e rti e o f   th e   m in e ra o il - b a se d   n a n o f lu i d s.  T h e   A b re a k d o w n   stre n g th   o il   sa m p les   b e f o re   a n d   a f ter  m o d if ica ti o n   we re   m e a su re d .   It  w a fo u n d   th a t   th e   p las m a   trea t e d   n a n o f lu id h a v e   h ig h e A C   b re a k d o w n   v o lt a g e   c o m p a re d   to   p u re   o i a n d   u n trea ted   n a n o f lu id s.  A lso ,   F o u rier  T ra n sf o r m   In f ra r e d   (F T IR)  S p e c tro sc o p y   h a b e e n   u se d   in   th is  stu d y   to   a n a ly s e   th e   p h y sic a l   c h a n g e o f   o il   sa m p les .   It  is  e n v isa g e d   th a th e   a d d e d   sili c a   n a n o f il ler  h a sig n if ica n e ff e c o n   e lec tri c a l   p ro p e rti e o f   th e   tran sf o r m e r   o il - b a se d   n a n o f lu i d w h ich   w o u ld   e n a b le  t o   th e   d e v e lo p m e n o f   a n   im p ro v e d   c las o f   li q u i d   d iele c tri c   f o th e   a p p li c a ti o n   o f   p o w e tran sf o r m e r.   K ey w o r d :   Min er al  o il   Nan o f l u id s   Nan o p ar ticles   P las m tr ea t m e n t   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h d   Haf izi  Ah m ad ,   I n s tit u te  o f   H ig h   Vo lta g &   H ig h   C u r r en t ( I V A T ) ,   Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   U n i v er s iti T ek n o lo g i M al a y s ia  ( UT M) ,   8 1 3 1 0   J o h o r   B ah r u ,   J o h o r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  m o h d h af iz i@ u t m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Ma in tai n i n g   co n tin u o u s   p o w e r   s u p p l y   is   m aj o r   r esp o n s ib ilit y   o f   p o w er   e n g i n ee r s   i n   th e   w o r ld .   P o w er   tr a n s f o r m er   i s   o n o f   th cr u cia eq u ip m en w h ich   r eq u ir es  co n d itio n   m o n ito r in g   an d   d iag n o s tic  to   s u s tai n   u n i n ter r u p ted   p o w er   s u p p l y .   I n s u lat io n   i n   tr an s f o r m er   in v o l v ed   s o lid   an d   liq u id   d i elec tr ics  w h ich   p la y   m aj o r   r o le  in   d eter m i n in g   t h e   eq u ip m e n li f eti m e.   T h w o r ld ' s   e n er g y   r eq u ir e m en h as  b ee n   d o m i n ated   b y   p etr o leu m   o il  f o r   ce n tu r ie s   i n   m a n y   ar ea s ,   i n cl u d in g   tr a n s p o r tatio n ,   h o u s e h o ld ,   an d   ele ctr icit y .   No w ad a y s ,   m i n er al  o il  h as   b ee n   u s ed   as   m a i n   s o u r ce   o f   i n s u latio n   m at er ial  f o r   eq u ip m e n s u c h   a s   p o w er   tr a n s f o r m er .   I n   1 8 9 2 ,   Gen er al  E lectr ic  h ad   in t r o d u ce d   th m in er al  o il  as  d ielec tr ic  co o lan [ 1 ] .   Min er al  o il  w h ich   i s   r ef i n ed   f r o m   p etr o leu m   i s   g o o d   in s u lati n g   m ater ial  b ec au s o f   it s   g o o d   el ec tr ical  p r o p e r ties ,   ag in g   b eh a v io u r ,   lo w   r elativ p er m itti v it y ,   lo w   d i s s ip atio n   p o w er   f ac to r   ( p o w er   f ac to r )   an d   lo w   v is co s it y .   M i n er al  o il  h a s   m u c h   b etter   h ea tr an s f er   r ate  th a n   co m p ar ab le  s o lid   in s u lati n g   m ater ial  an d   it  h as  al s o   b etter   s elf - h ea l in g   af t er   a   b r ea k d o w n   o cc u r r e n ce   th u s   m ak in g   it  s u i tab le  f o r   th u s i n   h ig h   v o ltag tr a n s f o r m er s   [ 2 ] .   T h p r in cip le  ch e m ical  co m p o n en t s   o f   m in er al  o il a r co m p l ex   m ix tu r es   o f   h y d r o ca r b o n s .   Fo r   lo n g   ter m   ap p licatio n ,   it  is   ess e n tial   to   im p r o v b o th   th elec tr ic al   an d   th th er m a p r o p er ties   o f   th m i n er al  o il  [ 3 ] .   R ec en t l y ,   g r ea p r o g r ess   h as  b ee n   m ad i n   i m p r o v in g   t h elec tr ical  b r ea k d o w n   s tr e n g th   an d   h ea tr an s f er   o f   m i n er al  o ils   b y   i n tr o d u cin g   n a n o p ar ticles  th er eb y   p r o d u cin g   liq u id   n a m el y   n a n o f l u id . T h ter m   “n a n o f l u id s   w a s   i n tr o d u ce d   b y   th e   r esear ch er s   at   t h A r g o n n e   Natio n al  L ab o r ato r y   an d   r e f er s   to   a   t wo - p h ase   m ix t u r [ 4 ] ,   co n tain i n g   liq u id   p h ase  w h i ch   is   th h o s t,  a n d   d is p er s ed   n an o p ar ticles  i n   s u s p en s io n .   n an o f l u id   is   h ea t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       C h a r a cteris tic s   o f Min era l O il   b a s ed   N a n o flu id s   fo r   P o w er Tr a n s fo r mer A p p lica tio n   ( I .   H.   Za ka r ia )   1531   tr an s f er   f lu id ,   i n   w h ic h   s m all  a m o u n o f   n an o - s ized   m ater ials   ( n a n o p ar ticle,   n an o f ib er s ,   n a n o t u b es,   n an o w ir e s ,   n an o r o d s   o r   n an o s h ee ts )   ar s tab l y   s u s p en d ed   in   tr ad itio n al  h ea tr an s f er   f l u i d   ( s u ch   as  m i n er al   o il,  w a ter   o r   eth y le n g l y co l)   [ 2 ] .   Hu i f ei  et   al.   s tu d ied   t h p r o p er t ies  o f   m i n er al  o il - b ase d   s ilica  n a n o f l u id s .   T h r esu lt s   s h o w   t h at   th e   ad d itio n   o f   Si O 2   n an o p ar ticles   i m p r o v ed   th AC   b r ea k d o w n   v o l tag o f   t h m i n er al   o il [ 5 ] .   T h s ed i m e n tatio n   o r   s lu d g e   is   m aj o r   p r o b lem   o cc u r s   in   n a n o f l u id s .   I m p r o p er   d is p er s io n   o f   n an o p ar ticles  in   tr an s f o r m er   o il  w o u ld   r es u lt  in   s ed i m e n tat io n   w h ic h   ev e n t u all y   lead i n g   to   n o n s tab ilit y   o f   t h e   n an o f l u id s .   Ge n er all y ,   t h lo n g   ter m   s tab ili t y   o f   n an o p ar ticl d is p er s io n   is   o n o f   th e   b as ic  r eq u ir e m e n ts   o f   th n a n o f l u id   ap p licatio n .   P r e v io u s   r ese ar c h er s   f o u n d   t h at  t h u s a g o f   s u r f ac tan ts   o r   d is p er s an ts   ca n   m iti g ate   th s ed i m e n is s u in   n a n o f l u i d s .   A d d in g   d is p er s a n ts   to   e n h an ce   th co m p atib ilit y   o f   t w o   d if f er e n m ater ial s   is   an   ea s y   a n d   ec o n o m ical  m et h o d   b u th f u n ct io n alit y   o f   t h s u r f ac ta n t s   u n d er   h ig h   te m p er atu r is   also   b ig   co n ce r n ,   esp ec iall y   f o r   h ig h - te m p er at u r ap p licatio n .   T h s u r f ac tan t s   ca n   av o id   ea r l y   s ed i m en tatio n ,   h o w e v er   th e x ac a m o u n o f   s u r f ac ta n ts   ad d ed   to   p ar ticle  f o r   s p ec if ic  ca s i s   r e m ain ed   q u esti o n .   A ls o ,   it  is   co n s i d er ab le  as  a   m aj o r   ch allen g e   to   s elec s u i tab le  s u r f a ctan ts   [ 6 ] - [ 7 ] .   Usi n g   s u r f ac tan to   m o d i f y   t h e   s u r f ac o f   n an o p ar ticles  h as  i m p r o v ed   th n an o p ar ticles  d i s p er s io n   b u lo w   s u r f ac r ea ctiv it y   o f   n a n o f iller s   m a y   r es u lt  in   u n s atis f ac to r y   i m p r o v e m e n o f   t h n an o f l u id s .   Mo s tl y   s u r f ac tan ts   ar ac id   b ased   th er ef o r it  ca n   af f ec t h n a n o f l u id s   if   an   ag e in g   h ap p en s .   T h er ef o r e,   a g ein g   r ate  w o u ld   b ec o m e   m u c h   f a s ter   an d   th e   ac id it y   w o u ld   in cr ea s t h er eb y   af f ec t i n g   t h i n s u lati n g   p ap er   in   th t r an s f o r m er .   I n   v ie w   o f   f o r eg o in g ,   th is   p ap er   in tr o d u ce s   at m o s p h er ic  p r ess u r p las m tr ea t m en w h ic h   m o d if ie s   th s u r f ac o f   th e   n a n o p ar ticl es.  No w ad a y s ,   a t m o s p h er ic - p r ess u r p la s m a s   h av e   w id v ar iet y   o f   p o te n tial   in d u s tr ial  ap p licatio n s   [ 8 ] .   Y an   et   al.   [ 9 ]   r eso lv ed   ag g lo m er ate  is s u es   i n   n an o m i x t u r es  b y   u s i n g   t h er m al l y   n o n - eq u il ib r iu m   at m o s p h er ic - p r ess u r p las m to   m o d i f y   t h n a n o s ilica  s u r f ac e.   Me a n w h ile,   Ki m   e al.   clai m ed   t h at   p las m tr ea ted   n a n o p ar ticles  w i th   d esire d   s u r f ac f u n ctio n ali ties   ca n   s tr o n g l y   i n ter ac w i th   liq u id   m o lecu le s   w it h   b etter   d is p er s ed   in to   th b ase  f lu id   to   f o r m   s tab le  s u s p en s io n .   T h er ef o r e,   th ap p licatio n   o f   co ld   at m o s p h er ic  p r ess u r p las m ca n   m o d if y   t h s u r f a ce   o f   th s ilica  n a n o p ar ticles  to   en h an ce   th ei r   co m p atib il it y   w i th   m i n er al  o il   an d   r eliab le  to   p r o v id s tr o n g er   in ter ac tio n   b et w ee n   t h n an o p ar ticles  an d   th e   tr an s f o r m er   o il.  B esid es,   th e   u s a g o f   s u r f ac tan t s   ca n   b e li m i n ated   t h u s   i m p r o v i n g   o n o f   t h i m p o r tan t   p r o p er ties   o f   tr an s f o r m er   o il - b ased   n a n o f l u id s .   Hen ce ,   t h i s   w o r k   w as  ca r r ied   o u t o   e n h a n ce   th e lectr ical  a n d   d ielec tr ic  p er f o r m a n ce s   o f   m i n er al  o il - b ased   n a n o f lu id s   b y   u s i n g   th p las m tr ea t m e n t [ 1 0 ] .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   M a t er ia ls   H y r ax   H y p er tr an s   tr an s f o r m e r   o il   is   p r em i u m   u n i n h ib it ed   m i n er al  in s u lati n g   o il  m a d f r o m   a   s ev er el y   h y d r o - tr ea ted   w ax - f r ee   n ap h t h en ic  o il  w h ich   is   g o o d   as  d ielec tr ic  an d   co o lan t.  T h is   t y p o f   m i n er al  o il  w a s   u s ed   as  b ase   o il  in   th is   w o r k .   T h s il ica  ( SiO 2 )     n an o f iller s   w er p u r c h ased   f r o m   Sig m a   A ld r ic h   w ith   m ea n   d r y   p ar tic le  s ize  o f   1 2   n m .   T h n an o f l u id   s a m p le s   w it h   0 . 0 5   w t%  an d   0 . 1   w t w er e   p r ep ar e d   f o r   th v is co s i t y   a n d   AC   b r ea k d o w n   test s .       2 . 2 .   Na no f lui ds   P re pa ra t io n   T w o - s tep   m et h o d   is   th e   m o s ec o n o m ic  m et h o d   to   p r o d u ce   n an o f l u id s   in   lar g e   s ca l e,   b ec au s e   n an o p o w d er   s y n t h esi s   tec h n i q u es  h av e   alr ea d y   b e en   s ca le d   u p   to   i n d u s tr ial   p r o d u ctio n   lev el s   [ 1 1 ] .   I n   th is   ex p er i m e n t,  as  s h o w n   i n   Fi g u r 1 ,   th t w o - s tep   m et h o d   w a s   u s ed   f o r   p r ep ar in g   m i n er al  o il - b ased   n a n o f l u id   w h er t h n an o p ar ticles  h a v b ee n   f ir s tl y   w ei g h ed .   Nan o p ar ticles  w er i n itial l y   d is p er s ed   in   t h tr an s f o r m e r   o il.  T h m ix t u r w as  s tirr ed   w ith   m a g n et ic  s tirr er   f o r   w it h i n   3 0   m i n u tes  an d   th e n   s o n icat ed   to   en s u r g o o d   d is p er s io n   o f   th m ix t u r es.  T h s ilica  n an o f i ller   w i th   d i f f er en co n ce n tr atio n s   o f   0 . 1 an d   0 . 0 5 m ass   f r ac tio n   w er ad d ed   to   th 1 0 0 % b y   w ei g h t o f   b ase  f l u id   to   s t u d y   t h e f f ec t o f   n an o p ar ticles   co n ce n tr atio n .   T o   ac h iev lo w   h u m id it y   o f   tr an s f o r m er   o il,  th s a m p les  w er e   d r ied   f o r   at  least  2 4   h o u r s   in   v ac u u m   o v e n   at   6 0 º C   [ 1 2 ] .   Fig u r 2   s h o w s   t h e   n an o f l u id s   co n d itio n   b et w ee n   u n tr e ated   a n d   tr ea ted   s ilica  n an o f l u id s .   Af ter   1 4   d ay s ,   th s ed i m en tatio n s   w er o b s er v ed   in   u n tr ea ted   n a n o f l u id   s a m p les  w h ile  n o   s ed i m en t atio n   w a s   o b s er v ed     in   th p la s m tr ea ted   n a n o f lu i d   s a m p les.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 5 3 0     1 5 3 7   1532       Fig u r 1 .   Flo w c h ar t f o r   th p r ep ar atio n   o f   m i n er al  o il - b as ed   n an o f l u id           ( a)               ( b )     Fig u r 2 .   Min er al  o il - b ased   Si O 2   n an o f l u id s   a f ter   1 4   d ay s   o f   p r ep ar atio n : ( a)   u n tr ea ted   s ilic a/ m i n er al  o il  n an o f l u id s ,   ( b )   tr ea ted   s ilica/ m in er al  o il n a n o f l u id s             2 . 3 .   P la s m a   T r ea t m e nt  o f   t he  Na no f illers   T h s ilica   n a n o f il ler s   w er e   tr ea ted   u s i n g   at m o s p h er ic  p r ess u r p las m tr ea t m e n t.   T h p las m a   d is ch ar g e s   w er e   ap p lied   o n   t h n an o f iller s   s u r f ac to   a v o i d   ea r l y   s ed i m e n tatio n   o cc u r   i n   t h o il.   T h co ld   at m o s p h er ic  a ir   p r ess u r p las m w a s   g e n er ated   b y   5 0   Hz  p o w er   s u p p l y   w it h   m a x i m u m   1 0 k Vr m s   ap p lied   v o ltag a n d   th o u tp u p o w er   co n s u m ed   w a s   9 - 10 W .   T h p las m s et u p   co n s i s ts   o f   t w o   g las s   p lates  an d   th e   n an o f iller s   w as   p lace d   in   b et w ee n   t h p late s .   ti n   co ated   co p p er   co il  elec tr o d w a s   p la ce d   2   m m   ab o v e   th e   to p   o f   n a n o p ar ticle  la y er .   Air   w a s   u s ed   as   th e   w o r k i n g   g a s   f o r   d is ch ar g e.   T r ea t m en t   ti m e   w a s   ca r r ied   o u t   in   ti m 3 0   m in u te s .   T h n a n o p ar ticles  w er s t ir r ed   f o r   3 0   s ec o n d s   at  e v er y   5   m i n u te s   o f   s u r f ac tr ea t m e n to   obt ain   h o m o g e n o u s   p las m t r ea t m en t   [ 9 ] .   T h s et - u p   o f   th tr ea t m e n i s   s h o w n   i n   F ig u r 3 .   Af ter   t h e   tr ea t m e n t,  th tr ea ted   n a n o f i lle r s   w er m ix ed   w it h   t h b ase  o il a cc o r d in g   to   t w o   s tep   m et h o d .           Fig u r 3 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   th co ld   at m o s p h er ic - p r es s u r p las m r ea cto r   P u r e   M.Oil   0 . 1 %   w t   S i O 2 +M.O   0 . 0 5 % wt   S i O 2 +M.O   se d im e n tatio n   P u r e   M.Oil     0 . 1 %   w t   S i O 2 +M.O   0 . 0 5 % wt   S i O 2 +M.O   No   se d im e n tatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       C h a r a cteris tic s   o f Min era l O il   b a s ed   N a n o flu id s   fo r   P o w er Tr a n s fo r mer A p p lica tio n   ( I .   H.   Za ka r ia )   1533   3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   3 . 1 .   A C   B re a k do w n Vo lt a g T est   T h b r ea k d o w n   v o lta g te s was  ca r r ied   o u ac co r d in g   to   I E C   6 0 1 5 6   s tan d ar d .   Fig u r 4   s h o w s   te s t   ce ll  f o r   b r ea k d o w n   v o lta g a n d   d ig ital  m ea s u r i n g   in s tr u m en ( Hae f el y ,   DM I   5 5 1 )   w it h   o p er atin g   ter m i n al  ( Hae f el y ,   OT   2 7 6 ) .   T h elec tr o d co n f i g u r atio n   co n s is ts   o f   t w o   s p h er ical   b r ass   elec tr o d es   w it h   2 . 5   m m   g ap   d is tan ce .   T h r ate  o f   v o lta g r is w as  2   k V/s .   Fig u r 5   s h o w s   th co m p ar is o n   o f   A C   b r e ak d o w n   v o ltag e s   o f   tr ea ted   an d   u n tr ea ted   n an o f lu i d s .   I ca n   b clea r l y   s ee n   th at   t h AC   b r ea k d o w n   v o lta g h as   in cr ea s ed   w i th   th e   in cr ea s i n   n a n o p ar ticle  co n c en tr atio n   f o r   b o th   tr ea ted   an d   u n tr ea ted   n a n o f lu id s .   T h tr e ated   0 . 1 w t%  s ilica   n an o f l u id   y ield s   h i g h e s t r es u lt   co m p ar ed   to   o th er   s a m p les.            ( a)         ( b )     Fig u r 4 .   ( a)   T est ce ll f o r   b r ea k d o w n   v o lta g tes t,  ( b )   Dig ital   m ea s u r in g   i n s tr u m e n t ( DM I   5 5 1 )   w it h   o p er atin g   ter m i n al  ( OT   2 7 6 )           Fig u r 5 .   C o m p ar is o n   o f   A C   b r ea k d o w n   v o lta g f o r   tr ea ted   an d   u n tr ea ted   n an o f l u id s       T ab le   1   s h o w s   th AC   b r ea k d o w n   v o ltag en h a n ce m en o f   m i n er al  o il  d u to   th ad d itio n   o f   tr ea ted   an d   u n tr ea ted   SiO 2   n a n o p ar ticles.  As  co n s eq u e n ce s ,   t h p las m s u r f ac m o d icatio n   t r ea t m en o f   s ilica   n an o p ar ticles  h as  co n tr ib u ted   to   h ig h er   AC   b r ea k d o w n   s tr en g t h .   T h e   0 . 1 w t%  a n d   0 . 0 5 w t p las m tr ea ted   n an o f l u id s   h a v e n h a n ce d   i n   a b o u 3 5 . 3 3 an d   2 5 . 4 r esp e ctiv el y   co m p ar ed   to   p u r m i n er al  o il.  W h ils t,  th e   0 . 1 w t%  a n d   0 . 0 5 w t u n tr ea te d   n an o f lu id s   h a s   en h a n ce d   in   ab o u 2 5 . 8 2 an d   7 . 9 2 r esp ec tiv el y   co m p ar ed   to   p u r m i n er a o il.  T h ese  o b v io u s   b r ea k d o w n   s tr en g t h   en h an ce m e n b ased   o n   ad d itio n   o f   n a n o p ar ticles  h a s   s u g g e s ted   s i g n i f ica n s o lu t i o n   to   i m p r o v e   t h b r ea k d o w n   v o lta g o f   m in er al  o il   w h ich   h as   b ee n   r ep o r ted   ten d s   to   r ed u ce   af ter   ce r tain   y ea r s   o f   s er v ice  [ 1 3 ] .           DM I   5 5 1   OT   2 7 6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 5 3 0     1 5 3 7   1534   T ab le  1 .   A C   b r ea k d o w n   v o ltag en h a n ce m en t i n   n an o f l u id s               3 . 2 .   W eib ull   A na ly s is   o f   AC  b r ea kd o w n t ests   Fig u r 6 ( a)   s h o w s   t h 2 - p ar am eter   W eib u ll   an al y s is   o f   t h e   A C   b r ea k d o w n   v o lta g o f   m in er al  o il,   u n tr ea ted   0 . 0 5 w t%  a n d   0 . 1 w t%  SiO 2   n a n o f lu id s   w i th   9 5 co n f id e n ce   in ter v als.  T h e   p ar am eter s   o f   t h e   W ei b u ll  p lo ar s h o w n   t h g r ap h .   T h w eib u ll  a n al y s i s   o f   AC   b r ea k d o w n   v o lta g f o r   tr ea ted   s a m p les   co m p ar ed   w it h   b ase  o il  s h o w s   in   Fi g u r 6 ( b ) .     A ll  th r es u lt s   an d   th e n h an ce m e n o f   t h p u r o il,  tr ea ted   an d   u n tr ea ted   n an o f lu id s   w er co m p iled   in   T ab le  2 .            ( a)             ( b )     Fig u r 6 .   W eib u ll  a n al y s is   at  6 3 . 2 % b r ea k d o w n   p r o b ab ilit y   f o r   ( a)   p u r o il,  u n tr ea ted   0 . 0 5 w t % a n d   0 . 1 w t n an o f l u id s ,   ( b )   f o r   p u r o il,  tr e ated   0 . 0 5 w t% a n d   0 . 1 w t%  n an o f lu id s       T ab le  2 .   A C   b r ea k d o w n   at  6 3 . 2 % b r ea k d o w n   p r o b ab ilit y   o f   m i n er al  o il,  tr ea ted   an d   u n tr ea ted   SiO 2   n a n o f l u id s   u s i n g   2 - p ar a m eter   W eib u ll a n a l y s i s   S a mp l e s   B r e a k d o w n   V o l t a g e   ( k V )   En h a n c e me n t   ( %)   P u r e   M i n e r a l   O i l   3 1 . 2 5   -   0 . 1 w t   S i O 2   p l a sma  t r e a t e d   N F   4 2 . 0 3   3 4 . 5 0   0 . 0 5 w t   %   S i O 2   p l a sm a   t r e a t e d   N F   3 9 . 4 0   2 6 . 0 8   0 . 1 w t   S i O 2   u n t r e a t e d   N F   3 9 . 4 9   2 6 . 3 7   0 . 0 5 w t   %   S i O 2   u n t r e a t e d   N F   3 4 . 9 7   1 1 . 9 0       Fo r   AC   b r ea k d o w n   v o lta g te s ts ,   SiO 2   n a n o p ar ticles    ca n   en h an ce   t h b r ea k d o w n   v o ltag o f   m i n er al   o il  s ig n if ican tl y   at  h i g h er   p r o b ab ilit ies  w it h   ad d itio n   o f   0 . 0 5   w t an d   0 . 1   w t n an o p ar ticles.  T h en h a n ce m en o f   th b r ea k d o w n   v o lta g at  0 . 1   w t%  n an o p ar ticles  co n ce n tr atio n   i s   r em ar k ab le.   T h A b r ea k d o w n   v o ltag o f   SiO 2   n a n o f l u id s   i n cr ea s es  w i th   t h i n c r ea s in   p ar ticle  co n ce n tr at io n .     3 . 3 .   Vis co s it y   Vis co s it y   is   o n o f   th i m p o r tan p ar a m eter s   to   b s tu d ied   in   b ec au s it  ca n   a f f ec b o th   h e at  tr ea n s f er   an d   elec tical  p r o p er ties   o f   t h n an o f lu id   [ 5 ] .   Vis co s it y   test   o n   th o il   s a m p les  w a s   p er f o r m ed   u s in g   B r o o k f ield   DV - I I   P r o   Au to m ated   v is co m eter   as  s h o w n   i n   Fig u r 7   w it h   C P - 4 2   s p in d le  b ased   o n   I SO  3 1 0 4   s tan d ar d .   I n   t h is   p ap er ,   th r h eo m eter   h as   m ea s u r ed   t h v is co s it y   at  t h te m p er atu r e s   o f   4 0 °C ,   6 0 °C   a n d   1 0 0 °C .     B ased   o n   th g r ap h s   s h o w n   i n   Fig u r 7 ,   it c an   b el u cid ated   t h at  t h v is co s it y   o f   tr ea ted   n a n o f lu id s   is   lo w er   t h an   u n tr ea ted   n an o f l u i d s   b u b it  h i g h er   co m p ar ed   to   p u r m in er al  o il.  T h v i s co s it y   d ec r ea s ed   w it h   an   i n cr ea s i n g   te m p er atu r e.   At  40 °C ,   it   is   clea r l y   s ee n   th at   th e   s a m p les   in cr ea s ed   ab o u t   4 . 7 7 f o r   tr ea ted   0 . 1 w t%,  1 . 4 8 f o r   tr ea ted   0 . 0 5 w t %,  2 5 . 7 6 f o r   u n tr ea ted   0 . 1 w t%  a n d   7 . 6 3 f o r   u n tr ea ted   0 . 0 5 w t%   S a mp l e s   En h a n c e me n t   ( %)   0 . 1 w t   S i O 2   p l a sma  t r e a t e d   N F   3 5 . 3 3   0 . 0 5 w t   %   S i O 2   p l a sm a   t r e a t e d   N F   2 5 . 4   0 . 1 w t   S i O 2   u n t r e a t e d   N F   2 5 . 8 2   0 . 0 5 w t   %   S i O 2   u n t r e a t e d   N F   7 . 9 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       C h a r a cteris tic s   o f Min era l O il   b a s ed   N a n o flu id s   fo r   P o w er Tr a n s fo r mer A p p lica tio n   ( I .   H.   Za ka r ia )   1535   co m p ar ed   to   b ase  o il.  Ho w e v er   at  6 0 °C ,   th e   v i s co s it y   o f   tr ea ted   s a m p le s   w a s   i n cr ea s ed   a b o u 7 . 6 3 f o r   0 . 1 w t%  an d   3 . 8 6 f o r   0 . 0 5 w t w h ile  f o r   u n tr ea ted   s a m p les,  th v is co s i t y   i n cr ea s e d   ab o u 2 7 . 7 4 f o r   0 . 1 w t%  a n d   1 0 . 7 0 f o r   0 . 0 5 w t%   co m p ar ed   to   b ase  o il.   T h v is co s it y   o f   al s a m p l es  h a v d ec r ea s ed   s ig n i f ica n tl y   at  1 0 0 °C .   T h tr ea ted   s a m p le s   h a v e   r esu lted   i n   2 2 . 7 h i g h er   f o r   0 . 1 w t%   a n d   9 . 3 h i g h er   f o r   0 . 0 5 w t co m p ar ed   to   b ase  o il  w h er ea s   4 7 . 5 an d   3 5 . 1 1 h ig h er   f o r   u n tr ea ted   0 . 1 w t an d   0 . 0 5 w t%   r esp ec tiv el y   co m p ar ed   to   b ase  o il.             ( a)                     ( b )         ( c)     Fig u r 7 .   V is co s it y   o f   p u r m i n er al  o il,  tr ea ted   an d   u n tr ea ted   0 . 0 5 w t% a n d   0 . 1 w t%  n a n o f l u id s   at  ( a)   4 0 °C ,     ( b )   6 0 °C   an d   ( c) 1 0 0 °C       3 . 4 .   F T I S pect ra   I n f r ar ed   Sp ec tr o s co p y   ( I R )   p r o v id es  m o s tl y   in f o r m a tio n   ab o u th p r esen ce   o r   ab s en ce   o f   ce r tain   f u n ctio n al  g r o u p s   [ 1 4 ] .   T h r e s u lt  o f   s p ec tr u m   r ep r esen t s   th m o lecu lar   tr an s m is s io n .   T h g r ap h s   i n   Fi g u r 8   s h o w   t h r eg io n s   o f   t h s p ec tr u m   w h er t h b o n d s   n o r m all y   tr an s m it  a n d   m o s s tr etc h i n g   f r eq u en c ies  ap p ea r .   A   b r o ad   b an d   ar o u n d   2 7 0 0 2 8 5 0   cm - 1   w o u ld   i n d icate   t h p o s s ib le  p r ese n ce   o f   H C =O   b o n d ,   ca r b o n y l   co m p o u n d s   ar t h o s t h at  co n t ain   t h C =O   f u n ctio n al   g r o u p .   I n   ald e h y d es   f u n ctio n a g r o u p ,   it  is   at  t h e n d   o f   ca r b o n   ch ain .   T h ca r b o n   in   th C =O   b o n d   o f   ald eh y d es  i s   also   b o n d ed   to   an o th er   ca r b o n   an d   h y d r o g e n .   T h is   2   g r ap h s   s h o w   t h s a m s p ec tr u m s   s h ap b ec au s t h er ar n o   ch e m ica in ter ac tio n   h ap p en ed .   T h p u r e   o il sa m p le  s h o w   lo w er   in te n s it y   co m p ar ed   to   b o th   tr ea ted   an d   u n tr ea ted   s a m p le s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 5 3 0     1 5 3 7   1536        ( a)             ( b )     Fig u r 8 .   FT I R   Sp ec tr o f   ( a)   t r ea ted   n an o f l u id s   a n d   ( b )   u n tr ea ted   n an o f lu id s   at  2 5 0 0 - 3 0 0 0 c m - 1       4.   CO NCLU SI O N   T h ad d itio n   o f   n an o p ar ticles  ca n   i m p r o v t h AC   b r ea k d o w n   v o lta g o f   m i n er al  o il.  On ap p r o ac h   to   ac h iev th h o m o g en eo u s   d is p er s io n   an d   s tab le  s u s p en s io n   o f   f in p ar ticles  is   b y   ap p ly in g   p las m a   tr ea t m e n o n   th n an o f iller s .   I n s tead   o f   u s in g   s u r f ac ta n t s ,   at m o s p h er ic  p r ess u r p lasm tr ea t m e n i s   an   ef f ec ti v e,   s i m p le,   i n e x p en s iv an d   en v ir o n m e n tall y   f r ien d l y   m et h o d   to   i m p r o v t h s tab ilit y   o f   n a n o f l u id s   a n d   en h a n ce   t h c h ar ac ter is t ics  o f   th n a n o f l u id s   as  w e ll.  Hi g h er   s ilica  co n ce n tr atio n ,   h ig h er   d ielec tr ic  s tr e n g t h   f o r   b o th   tr ea ted   an d   u n tr ea ted   m in er al  o il - b a s ed   n an o f lu id s   b u th tr ea ted   0 . 1 w t s a m p l s h o w s   th h ig h e s t   AC   b r ea k d o w n   s tr en g t h .   T h tr ea ted   s am p les  al s o   s h o lo w   v i s co s it y   t h a n   u n tr ea te d   s a m p les  w it h   an   in cr ea s i n   te m p er atu r t h u s   s u m m ar izin g   t h tr ea ted   s a m p les  h a v also   g o o d   h ea tr an s f er   p r o p er ties .   T h FT I R   s p ec tr ca p tu r ed   th s p ec tr u m   v ar iatio n s   a n d   class i f ie d   as  m ed iu m   b an d .   T h g r ap h   s h o w s   t h r eg io n s   o f   th s p ec tr u m   w h er th f o ll o w i n g   t y p es  o f   b o n d s   n o r m all y   ab s o r b .   T h er ar m o r p ar a m eter s   a n d   an al y s i s   s h o u ld   b s tu d ied   s u ch   as  h e at  tr an s f er   p r o p er ties   an d   th er m al  co n d u cti v it y   to   g ai n   m o r co m p r eh en s iv e   u n d er s ta n d in g   o n   t h m in er al  o il - b ased   n a n o f l u id s .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r s   w o u ld   lik to   th an k   U n i v er s iti  T ek n o lo g Ma la y s ia  ( UT M)   an d   Min is tr y   o f   Hig h er   E d u ca tio n   ( m o HE )   f o r   f in a n c ial  s u p p o r ts   th r o u g h   r esear ch   g r an t s   v o te  1 0 J 8 7 ,   4 F5 9 9 ,   4 F6 7 2 ,   1 3 H9 8 ,   an d   1 1 H2 1 .       RE F E R E NC E S   [1 ]   E.   Yu li a stu ti ,   A n a l y sis  O Die le c tri c   P ro p e rti e Co m p a riso n   Be tw e e n   M in e ra Oil  A n d   S y n th e ti c   Ester  Oil,   De l f t   Un iv e rsit y   o f   Tec h n o lo g y ,   M S c   T h e sis ,   2 0 1 0 .   [2 ]   H.   Jin ,   e a l . ,   P ro p e rti e o f   M i n e ra Oil  b a se d   S il ica   Na n o f lu id s,”  IEE T r a n sa c ti o n s   o n   Die lec trics   a n d   El e c trica l   In su la ti o n ,   v ol /i ss u e :   21 ( 3 ),   2 0 1 4 .   [3 ]   I.   L .   Ho sie r,   e a l . ,   S e lec ti o n   o f   a   S u it a b le  V e g e tab le  Oil  f o Hig h   V o l tag e   In su latio n   A p p li c a ti o n s,   J .   Ph y s.  Co n f .   S e r.,   v o l.   1 8 3 ,   p p .   0 1 2 0 1 4 ,   2 0 0 9 .   [4 ]   Y.  J.  Ki m ,   e t   a l . ,   P las m a   T re a tme n o f   Na n o p a rti c les   F o Na n o f lu id s,”  En c y c lo p e d ia   o M i c ro fl u id ics   a n d   Na n o fl u i d ics ,   2 0 1 5 .   [5 ]   H.  Jin ,   e a l . ,   A Bre a k d o w n   V o lt a g e   a n d   V isc o sity   o f   M in e ra Oil  b a se d   S iO 2   Na n o f lu id s,”  De l f Un iv e rsit y   o T e c h n o lo g y ,   De l f t,   th e   Ne th e rlan d s,  2 0 1 2 .   [6 ]   W.   Yu ,   e a l . ,   A   Re v ie w   o n   Na n o f lu id s:  P re p a ra ti o n ,   S ta b il it y   M e c h a n is m a n d   A p p li c a ti o n s,”  J o u rn a o f   Na n o m a ter ia ls,   v ol .   2 0 1 2 ,   2 0 1 2 .   [7 ]   M .   Ra f iq ,   e a l . ,   A   Re v ie w   o n   P r o p e rti e s,  Op p o rtu n it ies ,   a n d   C h a ll e n g e o f   T r a n sf o r m e Oil - Ba se d   Na n o f lu id s,”   Hin d a w P u b li s h in g   C o rp o r a ti o n   J o u rn a o Na n o m a ter ia ls,   v ol .   2 0 1 6 2 0 1 6 .   [8 ]   P .   Ko n g ,   A t m o sp h e ric - P re ss u re   P las m a   P ro c e ss   a n d   A p p li c a ti o n s ,   S OH In ter n a ti o n a l   S y mp o siu On   Ad v a n c e d   Pro c e ss in g   o M e ta ls  a n d   M a ter i a ls;  Prin c i p les ,   T e c h n o l o g ies   a n d   In d u stria l   Pra c ti c e ,   2 0 0 6 .   [9 ]   W.   Ya n ,   e a l . ,   S il ica   Na n o p a rti c les   T re a ted   b y   Co ld   A tm o sp h e ric - P re ss u re   P las m a I m p ro v e   th e   Die lec tri c   P e rf o rm a n c e   o f   Or g a n ic− In o rg a n ic Na n o c o m p o sites ,   ACS   A p p l ied   M a ter ia ls  &   In ter fa c e s R e se a rc h   Arti c le,  2 0 0 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       C h a r a cteris tic s   o f Min era l O il   b a s ed   N a n o flu id s   fo r   P o w er Tr a n s fo r mer A p p lica tio n   ( I .   H.   Za ka r ia )   1537   [1 0 ]   Y.   J.   Kim ,   e a l . ,   P las m a   T r e a tme n o f   Na n o p a rti c les   f o Na n o f lu id s,”   En c y c lo p e d ia   o f   M icr o fl u i d ics   a n d   Na n o fl u i d ics ,   p p   1 6 9 1 - 1 6 9 9 ,   2 0 0 8 .   [1 1 ]   M .   S in g h ,   e a l . ,   Ex p e rim e n tal  S tu d y   o n   T h e rm a Co n d u c t iv it y   a n d   Visc o sity   o f   A l2 O3 - Na n o tran sf o rm e Oil,   In ter n a t io n a J o u rn a o n   T h e o re ti c a a n d   A p p l ied   Res e a rc h   i n   M e c h a n ica E n g i n e e rin g   ( IJ T AR M E),   v ol /i ss u e 2 ( 3 ) p p .   2 3 1 9     3 1 8 2 ,   2 0 1 3 .   [1 2 ]   G .   P a u l,   e a l . ,   Co n c e n trat io n   a n d   siz e   d e p e n d e n c e   o f   n a n o - silv e d isp e rse d   w a ter  b a s e d   n a n o f lu id s,”  J .   Co ll o id   In ter fa c e   S c i. ,   v o l.   3 7 1 ,   p p .   20 - 27 2 0 1 2 .   [1 3 ]   R.   M a rti n ,   e a l . ,   Ex p e rien c e s in   S e rv ice   w it h   Ne w   In su latin g   L iq u id s,”  W o rk in g   Gr o u p   A 2 - 3 5   CIG RE ,   2 0 1 0 .   [1 4 ]   A .   A .   S u leim a n ,   e a l . ,   Ef f e c o f   M o istu re   o n   Bre a k d o w n   V o l tag e   a n d   S tru c t u re   o f   P a lm   Ba se d   In su latio n   Oi ls,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Die lec trics   a n d   El e c trica In su l a ti o n ,   v ol /i ss u e :   21 ( 5 ) ,   2 0 1 4 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Iz z a h   Ha z irah   Zak a ria  wa b o rn   in   Jo h o Ba h ru ,   M a lay sia   in   1 9 8 9 .   S h e   o b tai n e d   h e M a ste o En g in e e rin g   f ro m   Un iv e r siti   T e k n o lo g M a lay sia   in   2 0 1 5   a n d   c u rre n tl y   p u rsu in g   Do c to o P h il o so p h y   a In stit u te  o f   Hig h   V o l tag e   a n d   Hig h   Cu rre n t,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay si a .   He r   re se a rc h   in tere st i n c lu d e s ele c tri c a tree in g   a n d   n a n o f lu i d s f o p o w e tran sf o r m e a p p li c a ti o n .     M o h d   Ha f izi  A h m a d   re c e iv e d   h is  B.   En g   a n d   P h d e g re e in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   U T M ,   M a la y sia   in   2 0 0 9   a n d   2 0 1 3   re sp e c ti v e l y .   H e   wa f o r m e rl y   v isit in g   re se a r c h e in   Un iv e rsit y   o L e ic e ste r,   UK ,   S ri w ij a y a   Un iv e rsity ,   In d o n e sia   a n d   T a n ju n g p u r a   Un iv e rsit y ,   In d o n e sia   w it h in   2 0 1 0   a n d   2 0 1 2 .   He   w o rk e d   a a   t u to i n   th e   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   UT M   f ro m   2 0 0 9   t o   2 0 1 3 .   Cu rre n tl y ,   h e   w o rk a a   se n io lec t u re in   t h e   In sti tu te  o f   Hig h   Vo lt a g e   a n d   Hig h   C u rre n t,   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   UT M .   His  re se a r c h   in tere sts  c o v e d if fe re n ty p e o f   h ig h   v o lt a g e   in su latio n ,   n a n o d iele c tri c s,  in su lat io n   p e rf o rm a n c e   a n d   b r e a k d o w n   o f   d iele c tri c   m a teria ls.   He   is  a   m e m b e o f   IEE a n d   IET .     Ya n u a Z.   A rief   o b tain e d   B.   En g   d e g re e   f ro m   T a n ju n g p u ra   Un iv e r sity ,   In d o n e sia   in   1 9 9 4 .   A lso ,   h e   re c e iv e d   th e   M . S c   d e g r e e   f ro m   t h e   Ba n d u n g   In stit u te  o f   T e c h n o l o g y ,   In d o n e sia   in   1 9 9 8   a n d   P h f ro m   K y u sh u   In stit u te  o f   Tec h n o lo g y ,   Ja p a n   in   2 0 0 6   a n d   a lso   P o st - Do c to ra f ro m   Un iv e rsit y   o S ieg e n ,   Ge r m a n y .   Cu rre n tl y ,   h e   is  a   s e n io lec tu re r   in   th e   In sti tu te  o f   Hig h   V o lt a g e   a n d   Hig h   Cu rre n t,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a la y sia ,   Jo h o r,   M a lay si a .   His  re se a rc h   in tere st  in c lu d e th e   p a rti a l   d isc h a rg e   d e tec ti o n   a n d   d e g ra d a ti o n   p h e n o m e n a   o f   p o ly m e ri c   in su l a ti n g   m a teri a ls.     No o A z li n d a   A h m a d   re c e iv e d   h e Ba c h e lo o f   El e c tri c a En g in e e rin g   in   2 0 0 1   a n d   a lso   M S c .   in   El e c tri c a En g in e e rin g   (P o w e r)  f ro m   U T M   in   2 0 0 3 .   Cu rre n tl y ,   sh e   is  a   se n io lec tu re in   th e   In stit u te  o f   Hig h   V o lt a g e   a n d   Hi g h   Cu rre n t,   U n iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia ,   Jo h o r,   M a lay sia .   He r   re se a rc h   in tere sts  a re   li g h tn in g   c h a ra c teriz a ti o n ,   e lec tro m a g n e ti c   f i e ld   &   ra d io   f re q u e n c y   e m issio n .   S h e   is  a   m e m b e o f   IET   a n d   IEE E.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.