升温过程中水分子在油纸界面处的迁移和聚集行为的分子模拟

水分在油纸绝缘中的分布及扩散一直为大家所关注,但受取样及测量等技术手段的限制,水分在油纸界面位置的迁移和聚集行为缺乏深入的研究。为此从分子层面对升温过程中水分子在矿物油与纤维素界面的迁移和聚集行为进行了研究。建立了105原子量级的矿物油与纤维素复合介质模型,对其从20℃快速升温到80℃的过程进行了模拟,分析了水分子的聚集程度、运动轨迹、扩散系数以及水分子间氢键的数量。研究结果表明,升温过程中,纤维素中的水分子会向矿物油中迁移。当纤维素中水分质量分数5%时,快速升温会导致水分子在油纸界面通过分子间氢键作用聚集成水分子簇,形成局部液态水;当水分质量分数7%时,则会形成较大的液态水分区,严重危害变压器安全。