绝缘纸高温裂解的分子动力学模拟研究EI北大核心CSCD

借助分子反应动力学模型,基于Reax FF力场,从原子层面模拟研究了高温作用下纤维素单体纤维二糖的裂解机理。模拟结果表明,纤维二糖、1-吡喃环和4-吡喃环初始键断裂的位置分别集中在O′4-O,C5-O5和C1-O5,C′5-O′5处。纤维二糖继续分解生成了乙醇醛(CH2O H C H O)、甲酸(C H2O2)、C O2、自由基(C H O2)、1,2-二羟基乙烯(CHOH=CHOH)、H2O以及其他小分子碎片。其中乙醇醛主要是由两个吡喃环上第5个位置上的C和O原子从环上脱落形成的。甲酸和CO2多是由O′1-O′5从4-吡喃环上断裂形成。自由基CHO2由甲酸脱氢生成,也会由C1-O5从1-吡喃环上脱落生成。1,2-二羟基乙烯主要是由4-吡喃环上的两个C原子同时脱落生成。H2O主要由不同分子上的-OH和-H脱落后结合形成。裂解小分子产物可作为新的微观特征量,在变压器过热故障诊断中具有潜在应用价值。     

分子模拟技术在高电压绝缘领域的应用进展

对用于分子模拟计算的三种主要方法:量子化学方法、分子动力学方法以及反应分子动力学方法进行了综述,对比分析几种分子模拟方法的数学原理、发展历程和适用范围。在此基础上,从高压输变电装备固/液体绝缘特性以及新材料研发等视角论述了分子模拟的科学价值,特别是反应分子动力学在高电压工程学中的应用潜力,指出借助分子模拟方法可深化研究电介质绝缘在电、磁、机、热复合应力作用下的老/劣化过程,预测绝缘材料极化、介质损耗等性能,并有效指导新型绝缘材料的研发过程。综合分析现有研究进展后指出,分子模拟技术可为揭示电绝缘微观物理与化学特性、解决电力装备绝缘劣化与破坏机制提供基础方法论和定量解析手段,但根据高电压与绝缘技术学科的发展现状,还应结合多物理场数值仿真、电磁暂态分析等计算机模拟方法,构建日趋完善的"计算高电压工程学"学科体系,实现对高电压工程实践的有效理论支撑。     

基于雷电上行先导起始物理机制的风机叶片雷击概率评估模型

风机叶片雷击损伤事故严重威胁风电场正常运行,传统分析方法无法给出叶片表面任意点雷击概率,现有叶片防雷系统设计尚无成熟理论作为指导。该文基于上行先导起始物理机制,提出了风机叶片表面任意位置雷击概率计算方法,建立了风机叶片雷击概率评估模型。考虑不同叶片姿态、下行先导侧面距离、接闪器布置方式等因素,分析了1.5MW典型风机在不同工况下雷击概率分布,并与试验结果相对照,验证了模型的有效性。结果表明:接闪器保护范围随叶片角度变化而变化,呈现不对称的特点,雷电下行先导侧面距离对接闪器保护范围的影响具有方向性,叶尖接闪器的防护效果优于叶身接闪器。该评估模型可为叶片防雷系统优化设计提供理论分析工具。     

微量硫化物对变压器油纸绝缘热老化特性的影响

针对变压器出现的硫腐蚀故障,利用添加不同浓度的二苄基二硫(DBDS)或十二硫醇的变压器油、普通绝缘纸和铜片组成试品,在130℃下进行加速热老化实验,研究不同硫化合物对油纸绝缘系统热老化特性的影响。对实验过程定期取样,观察铜片表面颜色变化,并测量试品老化过程中绝缘纸聚合度、油中糠醛、油纸中酸值、油中微水质量分数以及油中溶解气体随老化时间的变化情况。研究结果表明,油中DBDS和十二硫醇浓度越高,绝缘纸降解速率和油中糠醛含量以及纸中酸值、油中水分的波动幅度越大,铜片腐蚀程度越严重,且铜片的腐蚀程度与氧气含量有关。添加十二硫醇的油样中,油中酸值随其浓度增大而增大;在添加DBDS的油样中,低氧时,油中酸值随DBDS浓度增大而增大,而高氧时,油中酸值随DBDS浓度增大先减小后增大。油中不同浓度的DBDS和十二硫醇对油纸绝缘系统老化产气特性表现为不同程度的促进作用。