植物绝缘油中水对甲醇扩散影响的分子动力学模拟

甲醇因其稳定性强、在绝缘油老化初期含量高等特点,是变压器油纸绝缘状态评估的重要特征物质,而水是油纸老化过程中必不可少的产物。为明确水对植物绝缘油中甲醇扩散的影响,分别构建含水量为1.0%、1.5%、3.0%、5.0%的植物绝缘油、水、甲醇共混模型,利用分子动力学方法计算模型中物质的扩散轨迹、扩散系数、相互作用能、氢键、自由体积,并从微观角度出发,解释水促进甲醇扩散的机理。结果表明：随着含水量的增加,甲醇与植物绝缘油的相互作用能减小,系统整体的氢键稳定性下降,自由体积增大,最终导致甲醇在植物绝缘油中的扩散作用增强。     

油纸绝缘系统老化过程中油中甲醇的生成规律研究

油中CO/CO_2含量比和油中糠醛含量是目前变压器固体绝缘老化状态评估的常用指标,但在实际应用中存在不能准确评估的情况。近年来对油纸绝缘老化产物甲醇的研究表明,甲醇有望成为新的油纸绝缘老化标志产物。为了研究变压器油纸绝缘老化过程中油中甲醇的生成规律,设计了不同温度下的油纸绝缘加速热老化实验,并采用顶空进样的气相色谱-质谱联用法(HS-GC-MS)对油中甲醇含量进行测量,分析不同老化温度下油中甲醇的生成规律以及与绝缘纸聚合度之间的关系。结果表明:在整个油纸老化过程中,甲醇持续生成,相较于糠醛等传统标志产物,甲醇可以对油纸绝缘前中期的老化程度进行更为准确的表征,具有较好的应用前景。     

植物油中水分对糠醛扩散作用影响的分子动力学模拟

糠醛含量是反映电力变压器油纸绝缘老化程度的重要参数,水分则是影响糠醛分子在油纸绝缘系统中扩散行为的重要因素,然而糠醛分子在不同含水量的植物油变压器中的微观扩散机理规律尚未明确。本文利用分子动力学方法,分别构建糠醛在无水、1%、3%、5%水分含量下的植物油模型并进行动力学模拟,研究分析糠醛的动力学轨迹、与介质的相互作用能和自由体积等参数,并与矿物油系统进行对比。结果表明:糠醛分子的动力学轨迹随着水分含量的增加表现出明显的空间松散性。植物油模型中,水分优先与植物油产生氢键,而糠醛与植物油之间氢键的含量较少。随着水分含量的增加,油纸绝缘系统中糠醛的扩散行为逐渐加强。     

A型分子筛对水分子和矿物油分子吸附行为的分子动力学模拟

变压器是电力系统中的关键设备之一,油纸绝缘是其主要绝缘形式,绝缘受潮会严重危害变压器安全运行。A型分子筛广泛应用于气体和液体脱水,但能否用于吸附矿物油中水分目前未知,其吸附行为和机理缺乏研究。针对此问题,采用分子动力学方法模拟了A型分子筛对水和矿物油分子的吸附过程,揭示了吸附机理。研究结果表明:1)A型分子筛与水和矿物油分子间的相互作用均表现为吸引力,对水分子的吸引力为静电力,同时水分子受范德华斥力作用;在温度为358 K时对应3A和4A分子筛,静电力大小分别为-1954.18 kJ·mol^-1·nm^-2和-2 654.08 kJ·mol^-1·nm^-2,范德华力大小分别为239.07 kJ·mol^-1·nm^-2和362.33 kJ·mol^-1·nm^-2;对矿物油分子的吸引力主要由范德华力提供,在温度为358 K时对应3A和4A分子筛其大小分别为-81.36 kJ·mol^-1·nm^-...     

电场作用下高压电缆油纸绝缘中产生固体物的实验研究

对高压电缆的油纸绝缘结构在一定条件下产生并聚集成肉眼可见的固体物的现象进行了探讨。通过一系列电、物理和化学试验，研究和分析了高压电缆油和电缆纸在电场下产生的固体物的组成、来源、产生机理以及影响因素。分析表明，固体物主要来源是电缆纸中的纤维。     

4-甲基六氢苯酐固化双酚A型环氧树脂热解的分子动力学模拟

采用ReaxFF分子动力学方法模拟4-甲基六氢苯酐(4-MHHPA)固化的双酚A型环树脂(DGEBA)在不同温度下的分解特性。结果表明:C-O的断裂是环氧树脂热解主要的引发反应,CO_2、HCHO、CO、H_2O是环氧树脂热解过程中主要的小分子气态产物。CO和H_2O的分子数量随着温度的升高而增加,而CO_2的分子数量反而减少,高温条件下有利于CO和H_2O的形成。根据分子模拟轨迹,阐述了CO_2和H_2O的形成机理。SF6背景下热解实验结果显示,330℃时采集到明显的CO_2谐波吸收信号,温度高于400℃之后H_2O的谐波吸收信号明显增大,H_2O的产出时间明显滞后于CO_2,与模拟结果一致。     

基于ReaxFF场的矿物绝缘油热解分子动力学模拟

热故障是影响充油设备安全运行的重要因素,基于Reax FF力场的分子动力学模拟方法建立了含有30个分子的矿物绝缘油仿真模型,深入研究了不同温度下矿物绝缘油的动态热解过程和产气规律。通过Reactive-MD-analysis识别模块对矿物绝缘油热解产物的识别和统计,结合仿真的动态图像分析了矿物油的微观反应过程,得出矿物油热解的主要反应路径以及小分子气体的生成路径。同时重点分析了温度对热解微观过程的影响,结果表明：中温下大分子烃自由基的β–C断裂造成C_2H_4气体的大量产生;高温下C_3H_8、C_2H_6和C_2H_4的继续分解造成C_2H_6和C_2H_4气体的相继减少以及H_2、CH_4和C_2H_2气体的不断增多。通过与热重实验结果的对比,验证了仿真结果的合理性,说明ReaxFF反应动力学模拟为从分子上研究矿物绝缘油的热解提供了一种有效的途径。     

不同含水率下电—热耦合应力对油纸绝缘界面小分子气体扩散特性的影响机制

油纸绝缘在实际运行过程中,受到电—热耦合应力作用,其内部产生的气体以气泡的形式从界面处析出,造成局部放电甚至绝缘击穿,危害变压器的运行安全。文中通过搭建油纸绝缘电—热耦合实验平台,分别对不同温度、不同电场强度以及不同含水率条件下的油纸绝缘模型进行实验,实验结果表明,随着电场强度以及含水率的提高,气泡析出的起始温度逐渐下降。由此进一步建立油纸绝缘界面分子动力学仿真模型,以绝缘纸老化裂解过程中产生较多的CO₂为例,对其在油纸绝缘界面处的聚集状态、相对浓度,扩散系数,氢键作用以及自由体积分数进行了研究。模拟结果表明,升温提高了自由体积分数,促进了CO₂分子的布朗运动,较多CO₂分子扩散至界面处与绝缘油中,扩散系数提高了187.96%。相同温度作用下,随着电场强度的增大,CO₂分子与其他分子间形成的氢键数量减少,导致CO₂受到的分子间作用力减小,290 K时,电场从50 kV/m增大到200 k V/m时,扩散系数平均提高了90.41%;360 K时,提高14.02%。含水率的提高使得...     

油纸绝缘中气泡的生成特性及其对击穿性能的影响

针对变压器油纸绝缘不同水分含量情况下的气泡生成规律及其对击穿性能的影响展开研究。通过制备2%、4%和6%这3种水分含量的绝缘纸板在快速升温条件下的气泡生成规律,模拟变压器在运行环境下大负荷时油纸绝缘的气泡生成情况。通过交流击穿试验验证了气泡对油纸绝缘的影响。试验结果显示:绝缘纸板的水分含量对生成气泡的起始温度有明显的影响,随着水分含量的增大,生成气泡的起始温度越低,2%、4%和6%这3种水分含量纸板在快速升温过程中的气泡生成起始温度分别为142、120、94℃。存在气泡的油纸绝缘的绝缘失效形式为沿面闪络,厚度为1 mm的油浸纸板,相应闪络距离约47 mm,气泡存在导致绝缘击穿电压下降了28.60%。     

N-L－丙胺酰马来酰亚胺自由基均聚合反应的研究

合成了N-L-丙胺酰马采酰亚胺单体．并对其进行了聚合研究,讨论了引发剂浓度、单体浓度、温度等因素对聚合反应的影响,得到了聚合反应速率表达式：R。=k[I]^e.s[M]。并根据Arrehenius方程计算不同反应温度下的k值、A值和Ea值。讨沦了溶剂和温度对旋光度的影响．聚合物结构用红外光谱、旋光仪和圆二色谱进行表征。     

微纳尺度断裂的分子动力学模拟

阐述了在微纳尺度研究断裂问题的必要性,着重介绍了分子动力学的基本原理及镶嵌原子势函数的发展。并通过基于镶嵌原子势函数的分子动力学模拟,研究了含半椭圆表面裂纹的镍单晶纳米体块拉伸变形及断裂行为。结果表明:表面裂纹存在降低了材料的强度,但对塑性的影响不明显;位错首先在裂尖处形成,沿滑移面向自由表面运动,随后自由表面也会形成位错,沿滑移面向内部运动;在裂纹扩展过程中,与传统的裂尖钝化不同,半椭圆裂纹在拉伸过程中会逐渐变尖成为三角形。     

Progress toward whole-body proton—electron double-resonance imaging of free radicals

Proton—electron double-resonance imaging (PEDRI) has been developed recently for imaging free radicals in biological samples and small animals. This article summarizes the techniques of PEDRI and the related field-cycled method, FC-PEDRI, and discusses the difficulties in scaling the techniques up to whole-body size. Imaging free radicals with broad EPR lines in humans would require excessive radiofrequency (RF) power, but the use of magnetic field cycling alleviates this problem and improves the signal-to-noise ratio. The results of computer simulations of field-cycled PEDRI are presented, which show that optimum EPR irradiation frequencies exist, depending on the free radical's electron relaxation times and on the applied RF power.     

自由基清除剂对电老化聚乙烯中空间电荷的影响

向低密度聚乙烯中添加自由基清除剂能够有效地抑制电老化,因而改变了电老化过程中聚乙烯的空间电荷的分布。在直流预压和短路过程中,空间电荷量随老化时间呈线性增长。结合自由基清除剂在其它老化形式中的化学反应机理,详细讨论了自由基清除剂对聚乙烯电老化的抑制以及老化过程中空间电荷分布的影响。     

有机自由基聚合物PTMA电极的研究与制备

利用具有高电导率和高比表面积的碳黑Black Pearl-2000(BP)研制了聚(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-甲基丙烯酸酯-1-氮氧自由基)(PTMA)电极(PTMA-BP电极),并研究了PTMA的含量和电极的厚度对PTMA-BP电极电化学性能的影响。结果表明,厚度为20μm,PTMA含量22.5%的PTMA-BP电极具有最高的比容量(151 mAh/g)和最优的循环稳定性,500次充放电循环后的容量保持率大于88%;并且倍率性能优异,以50 C放电,电极的比容量为130mAh/g。提高PTMA的含量和增加电极的厚度,均加大电极极化。因此,提高PTMA在电极中的分布均匀性,增大实际反应面积,以及制备具有较薄结构的电极是研制PTMA电极的关键。     

基于灰色预测的空冷型PEMFC发电系统实时最优温度无模型自适应控制

空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的输出性能受工作温度、气体流速、尾气排放间隔等操作参数的影响,其中工作温度是影响输出性能的关键因素。针对空冷型PEMFC发电系统温度控制所具有的非线性、时滞、慢时变等复杂特性,提出基于灰色预测的无模型自适应控制方法实现实时最优温度控制。该方法将灰色预测的结果代替发电系统当前工作温度测量值。实验结果表明:所提方法能够在不同负载条件下实现对发电系统最优温度进行实时跟踪。与增量式PID控制相比,所提方法有效减小了系统的超调,使发电系统输出功率更平稳,有利于发电系统的长期稳定运行,延长电堆的使用寿命。且所提方法仅根据PEMFC输入输出数据在线对控制器进行调整,对PEMFC参数不敏感,可应用于类似空冷型PEMFC发电系统。     

An analysis of the intracerebral ability to eliminate a nitroxide radical in the rat after administration of idebenone by anin vivo rapid scan electron spin resonance spectrometer

Electron spin resonance (ESR) measurements after intracerebroventricular injection of a nitroxide radical were carried out in rats (n=6) that received oral idebenone for 2 weeks and in control rats (n=5), using anin vivo rapid scan ESR spectrometer. The half-life of nitroxide, which was estimated from the change in the peak height (M=+1) of the ESR signals from the head, was used as a marker for the elimination of the nitroxide radical. The half-life in the rats treated with idebenone was significantly shorter than it was in the controls (p<0.05). This finding indicates that the treatment with idebenone can enhance the intracerebral-eliminating ability of the nitroxide radical.     

Remote sensing system for spatial electric field strength using free space light transmission

Most of the breakdowns in an electric power system are caused by lightning to the tower used for high‐voltage transmission wires. To avoid accidents due to lightning, it would be desirable to develop a measurement system for the spatial electric field distribution around the tower. We have developed a new system that can measure the electric field around the steel tower for electric power transmission by using an optical electric sensor. In conventional methods, the sensor is generally illuminated by light transmitted by optical fibers. On the other hand, the new measurement system illuminates the Pockels sensor directly by using a laser to measure the far electric field. Furthermore, our newly proposed feedback system makes it possible to measure the spatial electric field without concern for the change of Pockels sensor's operation point influenced by temperature change. This system is applicable as a remote sensing system to monitor the spatial electric field around a high‐voltage transmission line. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 162(2): 10–19, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20552     

聚酰亚胺高温裂解机理的反应分子动力学模拟

聚酰亚胺(PI)由于其优异的绝缘性能,在固态变压器、变频调速电机等电力设备中得到广泛应用,而高温下化学键断裂是其绝缘失效的主要原因。基于ReaxFF的分子模拟方法,对PI分子模型进行反应分子动力学模拟,从原子层面揭示其高温裂解机理。以聚合度为4的PI分子为例,应用基于反应力场(ReaxFF)的反应分子动力学模拟方法对高温下PI的初始裂解、裂解过程中微观动态反应路径以及主要产物形成机理进行了模拟分析,得出PI高温下绝缘失效微观机理。结果表明:PI分子初始断键为酰亚胺环上C-N键,连接两苯环的C-N键断裂是PI分子主链断裂的主要原因;CO_2和CN是PI高温裂解的主要产物,CO_2与CN的形成均与酰亚胺环中的C-N键断裂有关;主链断裂引起的聚合度减小和酰亚胺环断裂产生的CO_2等小分子物质共同导致PI高温下绝缘失效。