分解分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體分析領(lǐng)域，特別是涉及一種基于分子動(dòng)力學(xué)和局部放電下SF6分解分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SF6氣體已有百年歷史，它是法國兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體。六氟化硫具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能。其耐電強(qiáng)度為同一壓力下氮?dú)獾?.5倍，擊穿電壓是空氣的2.5倍，滅弧能力是空氣的100倍，是一種優(yōu)于空氣和油之間的新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料。六氟化硫以其良好的絕緣性能和滅弧性能，如:斷路器、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等。
[0003]SF6氣體在局部放電的作用下，將發(fā)生分解產(chǎn)生低氟化物，這些亞穩(wěn)定物質(zhì)與設(shè)備中的02或者H20進(jìn)一步反應(yīng)生成S02F2、S0F4、S0F2、S02、H2S、S2F100、HF、CF4等產(chǎn)物。其中，酸性物質(zhì)S02、H2S、HF具有腐蝕作用，破壞材料造成絕緣強(qiáng)度下降，進(jìn)而引發(fā)生產(chǎn)事故。檢測氣體放電規(guī)律通常是采用實(shí)驗(yàn)手段來研究，現(xiàn)有的SF6氣體實(shí)驗(yàn)方法可以測出在一定條件下氣體的擊穿強(qiáng)度，但無法準(zhǔn)確的揭示SF6氣體的放電機(jī)理，也無法準(zhǔn)確地分析SF6氣體的分解過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于分子動(dòng)力學(xué)和局部放電下SF6分解分析方法，用于揭示SF6氣體的放電機(jī)理和分解過程，和提高SF6氣體分解研究效率。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種基于分子動(dòng)力學(xué)和局部放電下SF6分解分析方法，包括:
[0007]步驟一、構(gòu)建SF6分子模擬模型，設(shè)定SF6初始位置和試驗(yàn)初始條件；
[0008]步驟二、計(jì)算SF6分子模擬模型中SF6分子位置更新前后，SF6分子的能量變化AU;
[0009]步驟三、若所述能量變化AU小于或等于O，則更新SF6分子模擬模型中SF6分子的位置，并轉(zhuǎn)至步驟五;若所述能量變化AU大于O，則轉(zhuǎn)至步驟四；
[0010]步驟四、判斷是否滿足預(yù)設(shè)的邊界條件，若滿足邊界條件，則更新SF6分子模擬模型中SF6分子的位置，若不滿足邊界條件，則不進(jìn)行SF6分子位置更新；
[0011]步驟五、統(tǒng)計(jì)位置更新后SF6分子的熱力學(xué)性質(zhì)；
[0012]步驟六、判斷SF6分子的熱力學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生變化，若是，則輸出位置更新后SF6的熱力學(xué)性質(zhì);若否，則跳轉(zhuǎn)至步驟二。
[0013]進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)初始條件包括對(duì)SF6進(jìn)行局部放電的參數(shù)和θ2、Η2θ的濃度。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟五中所統(tǒng)計(jì)的SF6分子的熱力學(xué)性質(zhì)包括:溫度、速度、加速度、鍵力、鍵能、以及溫度、速度、加速度、鍵力、鍵能隨時(shí)間變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0015]進(jìn)一步的，在步驟六之后還包括:
[0016]步驟七、將步驟一所述的試驗(yàn)初始條件施加于SF6分解測試裝置，對(duì)SF6氣體進(jìn)行局部放電分解試驗(yàn)，所述SF6分解測試裝置包括主控PC機(jī)、輸出控制器和氣體放電反應(yīng)罐;所述氣體放電反應(yīng)罐為圓柱形密封不銹鋼罐體，在罐體上設(shè)置有連通于罐體內(nèi)部的真空栗、真空壓力表、高壓放電裝置、SF6進(jìn)氣口、氧氣進(jìn)氣口和加濕口，所述SF6進(jìn)氣口通過第一電磁閥連接于SF6氣罐，氧氣進(jìn)氣口通過第二電磁閥連接于氧氣罐，加濕口通過第三電磁閥連接于加濕器;所述第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、加濕器、高壓放電裝置、真空栗和真空壓力表連接于所述輸出控制器，輸出控制器連接于所述主控PC機(jī)；
[0017]步驟八、分析比對(duì)采用SF6分子模擬模型進(jìn)行模擬所得到的SF6的熱力學(xué)性質(zhì)，與步驟七中采用局部放電分解試驗(yàn)所述得到的SF6分解產(chǎn)物，建立SF6的熱力學(xué)性質(zhì)與SF6分解產(chǎn)物之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明基于分子動(dòng)力學(xué)和局部放電下SF6分解分析方法通過構(gòu)建SF6分子模擬模型，在氣體放電的情況下，從分子結(jié)構(gòu)角度考察電場和熱場因素，對(duì)SF6氣體分解過程的影響，從而從微觀角度揭示了SF6氣體的放電機(jī)理和分解過程，并提高SF6氣體分解研究效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施方式中基于分子動(dòng)力學(xué)模擬SF6分析流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施方式中所涉及的SF6分解測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]標(biāo)號(hào)說明:
[0022]1、主控PC機(jī)； 2、輸出控制器； 3、氣體放電反應(yīng)罐；
[0023]4、真空壓力表； 5、第二電磁閥； 6、第一電磁閥；
[0024]7、第三電磁閥； 8、真空栗；9、高壓放電裝置；
[0025]10、加濕器；11、加熱裝置； 12、傳感器接入口；
[0026]13、傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。
[0028]本發(fā)明公開了一種基于分子動(dòng)力學(xué)和局部放電下SF6分解分析方法，包括構(gòu)建SF6分子模擬模型，和設(shè)定SF6初始位置和試驗(yàn)初始條件，其中，所述試驗(yàn)初始條件包括對(duì)SF6進(jìn)行局部放電的參數(shù)和02、H20的濃度。以及對(duì)SF6分子模擬模型進(jìn)行模擬運(yùn)行。請(qǐng)參閱圖1，SF6分子模擬模型的模擬過程包括:
[0029]構(gòu)建SF6分子模擬模型，和設(shè)定SF6初始位置和試驗(yàn)初始條件；以及確定系統(tǒng)初始條件和邊界條件，選擇計(jì)算作用于所有SF6分子上的力，改變所有SF6分子的速度以確?？倓?dòng)量為零，并標(biāo)定速度以使平均動(dòng)能為指定值。其中，本實(shí)施方式以SF6分子構(gòu)建模擬模型，進(jìn)行模擬計(jì)算，SF6勢能函數(shù)模型為改進(jìn)的高斯模型構(gòu)建，動(dòng)力學(xué)模擬采用正則系統(tǒng)(NVT)，采用COMPASS力場，初始溫度:150K，解裂溫度750K。
[0030]隨機(jī)移動(dòng)SF6分子模擬模型中SF6分子到新的位置，即更新SF6分子的位置，并計(jì)算SF6分子到新的位置前后系統(tǒng)的能量變化AU，能量變化AU通過求解SF6分子牛頓運(yùn)動(dòng)方程積分，選擇目前合適的算法，假定SF6分子位置、速度和加速度等物理量，進(jìn)行求解得到。[0031 ]比較SF6分子移動(dòng)后的能量變化和邊界條件決定是否接受SF6分子移動(dòng)。
[0032]接著統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及其它物理量，若統(tǒng)計(jì)性質(zhì)變化，沒有達(dá)到循環(huán)條件，則繼續(xù)循環(huán)程序運(yùn)行，否則模擬結(jié)束。所統(tǒng)計(jì)的熱力學(xué)性質(zhì)和物理量包括:溫度、速度、加速度、鍵力、鍵能、以及溫度、速度、加速度、鍵力、鍵能隨時(shí)間變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0033]本實(shí)施方式通過構(gòu)建SF6分子模擬模型，在氣體放電的情況下，從分子結(jié)構(gòu)角度考察電場和熱場因素，對(duì)SF6氣體分解過程的影響，從而從微觀角度揭示了 SF6氣體的放電機(jī)理和分解過程，并提高SF6氣體分解研究效率。