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.pdf

第 43 卷 第 1 期：247-255 高电压技术 Vol.43, No.1: 247-255 2017 年 1 月 31 日 High Voltage Engineering January 31, 2017 DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20161227033 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 1 2 2 2 3 王学磊 ，李庆民 ，张 颖 ，杨 芮 ，高树国 1. 250061 （ 国网山东省电力公司电力科学研究院，济南 ； 2. 华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206； 3. 河北电力科学研究院，石家庄050021 ） 摘 要：变压器油热裂解是其内部绝缘缺陷发生时的主要降解形式之一，以 16 个 C 原子数的烃分子为例，引入 反应力场（ReaxFF ）反应分子动力学方法对其高温下的裂解反应及油中酸的影响进行了模拟，从原子层面揭示其 微观反应动力学机理。统计不同温度下裂解过程的反应物和生成物变化，结果表明：随着温度升高，3 类反应物 裂解速度均明显加快；裂解的主要生成物为 C H C H CH H C H C H C H 、 、 、 、 、 、 等小分子烃或自由基，各 2 4 3 6 3 2 2 5 2 6 2 3 温度下 C2H4 均为数量最多的产物，且在达到饱和之前基本呈线性增长；随着温度的升高，裂解生成的小分子烃的 不饱和度增加，H2 质量分数也明显增多。对添加甲酸的变压器油裂解过程模拟表明：随着甲酸质量分数的提高， 生成 H2 的数量成正比增加，且其生成量与甲酸的减少量相一致；反应路径分析表明酸性环境下 H2 的生成主要和 甲酸羟基的H 与烃类的 H 发生反应有关，这也是甲酸加速变压器油裂解的原因。 关键词：反应力场；变压器油；甲酸；高温裂解；反应分子动力学；分子模拟 Simulation of Reactive Molecular Dynamics of Transformer Oil Pyrolysis at High Temperature and the Influence Mechanism of Acid in Oil 1 2 2 2 3 WANG Xuelei , LI Qingmin , ZHANG Ying , YANG Rui , GAO Shuguo (1. State Grid Shandong Electric Power Research In