文档名：XLPE裂解产气的分子动力学模拟
摘要：交联聚乙烯(XLPE)电缆是城市输配电网络中的重要设备,对XLPE绝缘材料裂解机理的深入理解是提出有效故障评估和诊断方法的基本前提,近年来.通过气体产物对电缆进行状态诊断的思想广受关注,然而,现有研究仍未深入阐释影响XLPE绝缘的产气路径和机理.鉴于此,基于分子动力学模拟方法,从原子和自由基层面揭示了XLPE裂解及产气机理.首先基于蒙特卡洛法构建聚乙烯分子的初始几何模型.通过基于距离概率准则的聚乙烯交联算法,建立了具有高度化学合理性和现实物理意义的XLPE分子动力学几何模型.随后基于ReaxFF反应力场进行了分子动力学计算,并通过粒子追踪建立了XLPE裂解过程中特征气体产物生成的自由基链式反应路径.结果表明,氢气生成的自由基链式反应包含两步且为可逆反应;烃类气体分子及碳氧化物分子生成自由基链式反应均始于XLPE分子链C—C键断裂生成亚甲基端基,具体生成的产物类型由氧气和氢自由基的浓度决定.上述研究为理解XLPE电缆系统中的产气现象和从原子层面揭示XLPE固体电介质劣化及产气机理方面提供了借鉴.
Abstract：Cross-linkedpolyethylene(XLPE)cablesarecrucialcomponentsinurbanpowerdistributionnetworks,andaprofoundunderstandingofXLPEinsulationmaterialdegradationmechanismsisfundamentalforproposingeffectivefaultassess-mentanddiagnosticmethods.Inrecentyears,theconceptofusinggasproductsforcableconditiondiagnosishasgainedsignificantattention,however,existingresearchhasyettothoroughlyelucidatethegasgenerationpathwaysandmechanismsaffectingXLPEinsulation.Therefore,basedonmoleculardynamicssimulationmethods,thedegradationandgasgenerationmechanismsofXLPEfromtheatomicandradicallevelswererevealed.Initially,aninitialgeometricmodelofpolyethylenemoleculeswasconstructedbasedontheMonteCarlomethod.Analgorithmforcross-linkingofpolyethylenebasedonthedistanceprobabilitycriterionwasusedforestablishingamoleculardynamicsgeometricmodelofXLPEwithhighchemicalrationalityandphysicalsignificance.Subsequently,moleculardynamicscalculationsbasedontheReaxFFreactiveforcefieldwereemployed,andaradicalchainreactionpathwayforcharacteristicgasproductgenerationduringXLPEdegradationwasestablishedthroughparticletracking.Theresultsindicatethattheradicalchainreactionleadingtohydrogengenerationinvolvestworeversiblesteps.RadicalchainreactionsforhydrocarbongasmoleculesandcarbonoxidemoleculesoriginatefromthebreakageofC—CbondsinXLPEmoleculechainsforyieldingmethylendgroups,withthespecifictypesofgeneratedproductsdeterminedbytheconcentrationsofoxygenandhydrogenradicals.ThisstudyprovidesareferenceforunderstandinggasgenerationphenomenainXLPEcablesystems,andrevealingthedeteriorationandgasgenerationmechanismsofXLPEsoliddielectricsattheatomiclevel.
作者：黄友聪 郑钟楠 林梓圻 张莹 袁豪 孔佳民 周凯 Author：HUANGYoucong ZHENGZhongnan LINZiqi ZHANGYing YUANHao KONGJiamin ZHOUKai
作者单位：国网福建省电力有限公司电力科学研究院,福州350000四川大学电气工程学院,成都610065
刊名：工程塑料应用 ISTICPKU
Journal：EngineeringPlasticsApplication
年，卷(期)：2024, 52(6)
分类号：TM215TM247
关键词：分子动力学 交联聚乙烯 材料产气 自由基反应 ReaxFF力场
Keywords：moleculardynamicssimulation cross-linkedpolyethylene gassing freeradicalreaction ReaxFFforcefield
机标分类号：TM855O641TK126
在线出版日期：2024年7月22日
基金项目：国家电网有限科技项目XLPE裂解产气的分子动力学模拟[
期刊论文] 工程塑料应用--2024, 52(6)黄友聪 郑钟楠 林梓圻 张莹 袁豪 孔佳民 周凯交联聚乙烯(XLPE)电缆是城市输配电网络中的重要设备,对XLPE绝缘材料裂解机理的深入理解是提出有效故障评估和诊断方法的基本前提,近年来.通过气体产物对电缆进行状态诊断的思想广受关注,然而,现有研究仍未深入阐释影响...参考文献和引证文献
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