[發明專利]氧氣和水分對C5F10O氣體分解行為特性影響的模擬方法及系統

有效

• 申請號: 202110438036.8
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113128057B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 齊國棟;謝連科;張永;鞏泉泉;臧玉魏;張國英;亓秋波;郝亞楠;張瑞強;陳義民
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 王萍;肖繼軍

氧氣和水分對C5F10O氣體分解行為特性影響的模擬方法及系統，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，設計待分解的模擬氣體，并設置待分解的模擬氣體的化學反應模擬條件；步驟2，對所述化學反應實施至少一次分子反應動力學模擬，獲取所述化學反應模擬過程中的分解物變化趨勢；步驟3，基于所述分解物變化趨勢，利用密度泛函算法獲取化學反應模擬過程中分解物的過渡態和能壘。本發明方法能夠快速、準確地分析出氧氣和水分對C₅F₁₀O氣體分解行為特性的影響，模擬成本低、結果準確，能夠有效的指導充入有C₅F₁₀O氣體的各類高壓設備或電子設備的維護與更換。

技術領域

本發明涉及計算機模擬方法，更具體地，涉及一種氧氣和水分對C5F10O氣體分解行為特性影響的模擬方法及系統。

背景技術

目前，六氟化硫(SF₆)作為傳統的絕緣氣體被廣泛應用于電器設備、電子、冶金等各個領域中。但是，由于SF₆具有高溫室效應和升溫指數，尋找到一種能夠替代SF₆氣體的新型環保絕緣氣體，已經引起廣泛重視。3M公司開發的全氟戊酮(全氟正丙基乙烯基醚，C₅F₁₀O)氣體不僅具有較低的溫室效應潛能值，還具有與SF₆氣體相媲美的絕緣性能，因而被認為是新一代最佳的絕緣氣體。

現有技術中，C₅F₁₀O氣體在高溫與強電場作用的情況下會分解出大量的小分子產物，如CF₄、C₂F₆、C₃F₈等。在實際運行過程中，由于高壓設備運行過程中不可避免的存在微量的氧氣和水分的混入，絕緣氣體C₅F₁₀O的氣體純度和絕緣性能也會隨之下降。為了促進C₅F₁₀O氣體的安全穩定的使用，對高壓設備中微量氧氣和水分對C₅F₁₀O氣體分解過程及分解產物的研究顯得十分必要。然而，現有技術中，尚未出現對于C₅F₁₀O氣體分解過程及分解產物的相關模擬及相關研究。

因此，亟需一種能夠準確分析氧氣和水分對C₅F₁₀O氣體分解行為特性影響的模擬方法。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明的目的在于，提供一種氧氣和水分對C₅F₁₀O氣體分解行為特性影響的模擬方法，該方法能夠通過ReaxFF快速準確的模擬出C₅F₁₀O氣體與氧氣、水分之間的化學反應過程，并準確計算出該化學反應完成后的獲得的分解物種類和數量；通過密度泛函理論可以對上述化學反應的化學勢能面和反應路徑進行研究，通過對化學反應能壘和主要過渡態結構，從而獲得準確的反應路徑。

本發明采用如下的技術方案。

本發明第一方面，涉及一種氧氣和水分對C5F10O氣體分解行為特性影響的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，設計待分解的模擬氣體，并設置待分解的模擬氣體的化學反應模擬條件；步驟2，對化學反應實施至少一次分子反應動力學模擬，獲取化學反應模擬過程中的分解物變化趨勢；步驟3，基于分解物變化趨勢，利用密度泛函算法獲取化學反應模擬過程中分解物的過渡態和能壘。

優選地，步驟1中還包括：待分解的模擬氣體中包括C5F10O、H₂O和O₂，且三者分子比例為10：1：1。

優選地，步驟1中還包括：通過AMS軟件中的ReaxFF對待分解的模擬氣體進行模擬。

優選地，步驟1中還包括：化學反應模擬條件包括：分子邊界條件、氣體系綜類型、系綜溫控方式。