水分及酸对PMIA绝缘纸微观特性影响的分子模拟研究

发布时间：2021-10-13 11:23

　　变压器作为输电网络系统重要的组成部分,对电网安全运行起着至关重要的作用。随着我国输电电压等级的不断提升,对在变压器中起主要绝缘作用的绝缘纸的电气、机械性能提出了更高的要求。间位芳纶纤维（PMIA）作为一种新型高科技材料,已经广泛地运用于变压器绝缘系统。变压器的油纸绝缘系统在实际运行中会产生大量的水分、酸等物质,这些产物会降低绝缘纸的机械性能和加快其老化,对变压器的安全运行造成危害。国内外学者对如何延长变压器绝缘系统使用寿命展开了大量的研究。分子模拟技术作为高效经济的实验方法,已经在物理、化学、生物、材料等领域得到了广泛的运用,并得到了国内外学者的充分认可。基于分子模拟技术能够从微观角度阐述物质的变化规律和机制,这将有助于我们更加清晰的认识水分、酸类物质对PMIA绝缘纸机械性能和老化的影响机理,研究水分及酸对PMIA绝缘纸的微观特性影响具有重要意义。本文基于分子模拟方法开展了水分及酸对PMIA绝缘纸非晶区微观特性的影响研究。首先,分别构建了含水、酸（甲酸、乙酸、乙酰丙酸、环烷酸及硬脂酸）的油纸复合体系;基于分子动力学,研究了水分及酸的扩散现象及机理。在此基础上,分别构建了六种不同微水含量... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水分对绝缘纸的影响研究现状
        1.2.2 酸对绝缘纸的影响研究现状
        1.2.3 芳纶纤维的研究现状
    1.3 分子模拟技术的研究现状
    1.4 本章小结
第2章 绪论
    2.1 研究背景及意义
    2.2 本文研究内容
第3章 分子模拟基础
    3.1 引言
    3.2 分子模拟基本理论
        3.2.1 量子力学
        3.2.2 分子动力学
    3.3 本章小结
第4章 水分及有机酸的扩散运动研究
    4.1 引言
    4.2 水分的扩散
        4.2.1 模型构建
        4.2.2 模型优化及计算
        4.2.3 体系平衡判据
        4.2.4 结果分析
    4.3 酸的扩散
        4.3.1 模型构建
        4.3.2 模型优化及计算
        4.3.3 结果分析
    4.4 本章小结
第5章 PMIA绝缘纸热稳定性及机械性能研究
    5.1 引言
    5.2 水分对PMIA的影响
        5.2.1 模型构建及计算
        5.2.2 温度的影响
        5.2.3 氢键分析
        5.2.4 热稳定性分析
        5.2.5 机械性能分析
    5.3 酸对PMIA的影响
        5.3.1 模型构建及计算
        5.3.2 氢键分析
        5.3.3 热稳定性分析
        5.3.4 机械性能分析
    5.4 本章小结
第6章 PMIA绝缘纸的老化特性研究
    6.1 引言
    6.2 ReaxFF力场的准确性验证
    6.3 PMIA的老化特性
        6.3.1 模型构建
        6.3.2 初始断键位置
        6.3.3 热解动力学分析
        6.3.4 主要热分解产物统计分析
        6.3.5 NH3、H2O生成机理
    6.4 水分对PMIA绝缘纸的老化特性影响
        6.4.1 模型构建
        6.4.2 热解动力学分析
        6.4.3 主要热分解产物统计分析
        6.4.4 水分的反应机理和产物生成路径
    6.5 酸对PMIA绝缘纸的老化特性影响
        6.5.1 模型构建
        6.5.2 热解动力学分析
        6.5.3 主要热分解产物分析
        6.5.4 酸的反应机理和产物生成路径
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间取得成果及参加课题


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分子模拟的绝缘纸高温裂解过程水分产生及其破坏作用研究[J]. 赵彤,石雷,张远涛,邹亮,张黎.  中国电机工程学报. 2017(15)
[2]芳纶纤维增强聚苯醚/尼龙6合金的性能研究[J]. 王宏华,梅启林,夏雪,王聪,黄志雄.  玻璃钢/复合材料. 2017(06)
[3]温度、水分、老化对变压器油中糠醛及绝缘纸老化评估的影响和修正[J]. 廖瑞金,林元棣,杨丽君,赵学童.  中国电机工程学报. 2017(10)
[4]变压器油高温裂解及油中酸影响机理的反应分子动力学模拟[J]. 王学磊,李庆民,张颖,杨芮,高树国.  高电压技术. 2017(01)
[5]基于Nomex混合绝缘系统的长寿命油浸式变压器[J]. 赵莉华,王释颖,王鹏,周策,牟帅.  高电压技术. 2016(06)
[6]RP-3高温氧化初始阶段反应机理的ReaxFF MD模拟[J]. 刘晓龙,李晓霞,韩嵩,乔显杰,钟北京,郭力.  物理化学学报. 2016(06)
[7]变压器绝缘纸纤维素耐热老化性能提升的模拟及试验[J]. 唐超,张松,张福州,李旭,周渠.  电工技术学报. 2016(10)
[8]绝缘纸高温裂解的分子动力学模拟研究[J]. 闫江燕,王学磊,李庆民,周勇,王兆东,李成榕.  中国电机工程学报. 2015(22)
[9]有机酸对变压器油纸绝缘进一步热老化的催化作用试验研究[J]. 吴广宁,崔运光,段宗超,王晓剑,高波,李伟.  高电压技术. 2015(03)
[10]间位芳纶短切纤维/浆粕的配比对芳纶绝缘纸性能的影响[J]. 廖瑞金,李萧,杨丽君,柏舸.  高电压技术. 2015(02)

博士论文
[1]芳纶纤维和芳纶浆粕的结构与芳纶纸特性的相关性研究[D]. 赵会芳.陕西科技大学 2012
[2]芳纶纤维/浆粕界面及结构与成纸性能相关性研究[D]. 张素风.陕西科技大学 2010

硕士论文
[1]APTS表面接枝纳米SiO2改性MPIA绝缘纸热稳定性的机理研究[D]. 李旭.西南大学 2018
[2]水分及酸对油浸绝缘纸微观特性影响的分子模拟研究[D]. 田苗.重庆大学 2014
[3]改性间位芳香族聚酰胺的合成与性能研究[D]. 李楠.天津科技大学 2011
[4]间位芳纶湿法纺丝凝固机理的研究[D]. 董勤礼.东华大学 2010
[5]基于分子模拟的变压器绝缘纸无定型区老化微观机理研究[D]. 胡舰.重庆大学 2009



本文编号：3434566