环保型C 5 F 10 O绝缘介质过热分解后的自还原特性
发布时间：2021-01-16 14:18
C5F10O因其优异的绝缘性能和极低的全球变暖潜能,在中低压气体绝缘封闭开关设备中具有替代SF6气体的潜力。在设备内部出现局部过热故障的情况下,C5F10O分解后是否能够自我复原是决定其应用前景的重要因素之一,而目前有关C5F10O气体故障分解后的复原情况的研究还较少。聚焦C5F10O气体过热分解后的复原特性,在已有的气体绝缘介质局部过热分解实验系统上初步进行C5F10O的复原实验,实验结果表明在400℃～475℃的温度范围内,C5F10O过热分解后具有一定的自还原能力;利用密度泛函理论中的Hybrid:B3LYP方法对C5F10O和主要分解产物进行了分子结构优化,详细研究了CF3CFCOCF3—、CF3
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(21)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
主要中间产物TS2TS3TS4
7126中国电机工程学报第40卷TR1TR2TR3TR4TR5TR6TS1TS2TS3TS4TS5TS6TB1图5主要中间产物及过渡态的结构式Fig.5StructuralformulasofmainintermediateproductsandtransitionstationsC5F10OCF3CFCOCF3—F1C5F10OCF3—R1TR1TR2CF3—R2CF3—R3TR3CF3—R4R5TS1R8R9CF3—R6R7(CF3)2CFCO—F2R10CF3—TR5TR4R11R12R13R14F—TR6R15F—TS2TS3R16R17TS4R18CF3—R19R20R22CF3—+F—R21CF3—F3C3F6TB1TS5TS6OR23R24R25R26CF3—F—C2F4OR27CF3CFCO—F4图6C5F10O过热分解后复原的可能路径Fig.6PossiblepathofrecoveryaftersuperheatingdecompositionofC5F10O(CF3)2CFCO—是可能参与C5F10O复原反应的主要反应物。随着系统温度的升高，CF3CFCOCF3—自由基与(CF3)2CFCO—自由基中的C—C键和C—F键会发生进一步断裂，产生如F2C—C(=O)CF22和F3C—C—CF32等分子体量更小的碳氟化合物自由基和游离的氟原子，这些自由基与C5F10O分子体量相差较大，不易通过分子间的自由碰撞复原为C5F10O。同时，系统内的C5F10O分子在吸收外界能量时会分解生成CF3—等摩尔分子质量更小且不断向四周运动的自由基，并进一步生成较为稳定的C2F6、C3F8等化合物。由于系统温度的升高会使C5F10O过
是一种有效的技术手段。为此，本文利用密度泛函中的Hybrid:B3LYP方法对C5F10O分子、C3F6分子和CF3CFCOCF3—、(CF3)2CFCOCF2—和CF3—自由基进行了结构优化，寻找到了其在自然状态下的能量最低且结构稳定的最优点，所得结构如图4所示，为C5F10O及其热解产物在不同温度下的复原反应分子动力学仿真模型的构建奠定了基矗(a)CF3CFCOCF3—(b)(CF3)2CFCOCF2—(c)CF3—(d)C5F10O(e)C3F6图4C5F10O及主要中间产物的分子结构Fig.4MolecularstructureofC5F10Oandmainintermediateproducts2.1C5F10O过热分解后可能的复原反应路径分析图5是在C5F10O过热分解与复原这一过程中生成的主要中间产物和过渡态的结构式，其中黑色“”和红色“”分别为C原子和O原子携带的未成键的孤对电子，“▲”表示化学键方向指向纸面外。图6是C5F10O过热分解的主要路径及其分解产物复原为C5F10O的部分可能路径，图中的分解反应及其中间产物和过渡态参考了文献[30-31]。从图4和图6可以看出，C5F10O分子主链上的C—C键发生断裂后，可通过反应F1—F4生成CF3CFCOCF3—、(CF3)2CFCO—、CF3CFCO—、CF3—等自由基，其中CF3CFCOCF3—、CF3—、
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于密度泛函理论的SF6潜在替代气体筛选[J]. 陈庆国,邱睿,林林,程嵩,张聪. 高电压技术. 2019(04)
[2]基于密度泛函理论的SF6替代气体筛选方法的研究综述[J]. 李兴文,陈力,傅明利,卓然,王邸博,罗颜. 高电压技术. 2019(03)
[3]一种采用洁净空气绝缘和真空灭弧技术的环境友好型GIS的研究和应用[J]. 李德军,沈威,KUSCHEL M,DEMANN R. 高压电器. 2019(02)
[4]SF6局部过热分解的Reax FF力场构建及优化[J]. 张明轩,唐炬,曾福平,雷志城,姚强,苗玉龙. 中国电机工程学报. 2019(13)
[5]SF6替代气体研究现状综述[J]. 张晓星,田双双,肖淞,李祎. 电工技术学报. 2018(12)
[6]SF6混合气体及替代气体研究进展[J]. 颜湘莲,高克利,郑宇,李志兵,王浩,何洁,刘焱. 电网技术. 2018(06)
[7]SF6替代气体与空气混合的绝缘性能研究[J]. 林启明,邓云坤,赵谡,肖登明. 高压电器. 2018(05)
[8]基于SF6替代气体的高压混合断路器开断特性[J]. 程显,陈占清,葛国伟,焦连曜,廖敏夫. 高电压技术. 2017(12)
[9]C5F10O/CO2混合气体的绝缘性能[J]. 王小华,傅熊雄,韩国辉,卢彦辉,李旭旭,高青青,荣命哲. 高电压技术. 2017(03)
[10]替代SF6的环保型绝缘气体研究进展与趋势[J]. 周文俊,郑宇,杨帅,覃兆宇,王宝山. 高压电器. 2016(12)
博士论文
[1]ReaxFF反应力场的开发及其在材料科学中的若干应用[D]. 刘连池.上海交通大学 2012
本文编号：2980979
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(21)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
主要中间产物TS2TS3TS4
7126中国电机工程学报第40卷TR1TR2TR3TR4TR5TR6TS1TS2TS3TS4TS5TS6TB1图5主要中间产物及过渡态的结构式Fig.5StructuralformulasofmainintermediateproductsandtransitionstationsC5F10OCF3CFCOCF3—F1C5F10OCF3—R1TR1TR2CF3—R2CF3—R3TR3CF3—R4R5TS1R8R9CF3—R6R7(CF3)2CFCO—F2R10CF3—TR5TR4R11R12R13R14F—TR6R15F—TS2TS3R16R17TS4R18CF3—R19R20R22CF3—+F—R21CF3—F3C3F6TB1TS5TS6OR23R24R25R26CF3—F—C2F4OR27CF3CFCO—F4图6C5F10O过热分解后复原的可能路径Fig.6PossiblepathofrecoveryaftersuperheatingdecompositionofC5F10O(CF3)2CFCO—是可能参与C5F10O复原反应的主要反应物。随着系统温度的升高，CF3CFCOCF3—自由基与(CF3)2CFCO—自由基中的C—C键和C—F键会发生进一步断裂，产生如F2C—C(=O)CF22和F3C—C—CF32等分子体量更小的碳氟化合物自由基和游离的氟原子，这些自由基与C5F10O分子体量相差较大，不易通过分子间的自由碰撞复原为C5F10O。同时，系统内的C5F10O分子在吸收外界能量时会分解生成CF3—等摩尔分子质量更小且不断向四周运动的自由基，并进一步生成较为稳定的C2F6、C3F8等化合物。由于系统温度的升高会使C5F10O过
是一种有效的技术手段。为此，本文利用密度泛函中的Hybrid:B3LYP方法对C5F10O分子、C3F6分子和CF3CFCOCF3—、(CF3)2CFCOCF2—和CF3—自由基进行了结构优化，寻找到了其在自然状态下的能量最低且结构稳定的最优点，所得结构如图4所示，为C5F10O及其热解产物在不同温度下的复原反应分子动力学仿真模型的构建奠定了基矗(a)CF3CFCOCF3—(b)(CF3)2CFCOCF2—(c)CF3—(d)C5F10O(e)C3F6图4C5F10O及主要中间产物的分子结构Fig.4MolecularstructureofC5F10Oandmainintermediateproducts2.1C5F10O过热分解后可能的复原反应路径分析图5是在C5F10O过热分解与复原这一过程中生成的主要中间产物和过渡态的结构式，其中黑色“”和红色“”分别为C原子和O原子携带的未成键的孤对电子，“▲”表示化学键方向指向纸面外。图6是C5F10O过热分解的主要路径及其分解产物复原为C5F10O的部分可能路径，图中的分解反应及其中间产物和过渡态参考了文献[30-31]。从图4和图6可以看出，C5F10O分子主链上的C—C键发生断裂后，可通过反应F1—F4生成CF3CFCOCF3—、(CF3)2CFCO—、CF3CFCO—、CF3—等自由基，其中CF3CFCOCF3—、CF3—、
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于密度泛函理论的SF6潜在替代气体筛选[J]. 陈庆国,邱睿,林林,程嵩,张聪. 高电压技术. 2019(04)
[2]基于密度泛函理论的SF6替代气体筛选方法的研究综述[J]. 李兴文,陈力,傅明利,卓然,王邸博,罗颜. 高电压技术. 2019(03)
[3]一种采用洁净空气绝缘和真空灭弧技术的环境友好型GIS的研究和应用[J]. 李德军,沈威,KUSCHEL M,DEMANN R. 高压电器. 2019(02)
[4]SF6局部过热分解的Reax FF力场构建及优化[J]. 张明轩,唐炬,曾福平,雷志城,姚强,苗玉龙. 中国电机工程学报. 2019(13)
[5]SF6替代气体研究现状综述[J]. 张晓星,田双双,肖淞,李祎. 电工技术学报. 2018(12)
[6]SF6混合气体及替代气体研究进展[J]. 颜湘莲,高克利,郑宇,李志兵,王浩,何洁,刘焱. 电网技术. 2018(06)
[7]SF6替代气体与空气混合的绝缘性能研究[J]. 林启明,邓云坤,赵谡,肖登明. 高压电器. 2018(05)
[8]基于SF6替代气体的高压混合断路器开断特性[J]. 程显,陈占清,葛国伟,焦连曜,廖敏夫. 高电压技术. 2017(12)
[9]C5F10O/CO2混合气体的绝缘性能[J]. 王小华,傅熊雄,韩国辉,卢彦辉,李旭旭,高青青,荣命哲. 高电压技术. 2017(03)
[10]替代SF6的环保型绝缘气体研究进展与趋势[J]. 周文俊,郑宇,杨帅,覃兆宇,王宝山. 高压电器. 2016(12)
博士论文
[1]ReaxFF反应力场的开发及其在材料科学中的若干应用[D]. 刘连池.上海交通大学 2012
本文编号：2980979
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2980979.html
教材专著
