在电力变压器中,绝缘油由于老化、过热、放电等原因不断劣化,并伴随H_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H6等特征气体的产出,在油中发生不同程度的扩散。然而,由于气体结构和绝缘体系不同,天然气合成油(gas to liquid,GTL)中...在电力变压器中,绝缘油由于老化、过热、放电等原因不断劣化,并伴随H_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H6等特征气体的产出,在油中发生不同程度的扩散。然而,由于气体结构和绝缘体系不同,天然气合成油(gas to liquid,GTL)中特征气体的扩散特征尚不明确,多气体分子之间的相互作用也不明晰。为揭示该扩散机理,文中利用分子动力学方法从微观层次上研究混合气体在静止GTL中的扩散行为。通过对比单一、二元、多元气体体系的扩散系数、运动轨迹、自由体积分数和相互作用能,分析混合气体加入对扩散的影响。结果表明,对于单一体系,气体在GTL中的扩散系数表现为:H_(2)>烃类气体,且烃类气体的扩散系数与分子质量成反比,不同气体的扩散符合“空穴跳跃扩散理论”。对于二元体系,混合气体中气体分子的扩散作用具有协同效应,具体表现为不同气体分子之间的斥力作用。同时,混合气体的加入使得CH_(4)和H_(2)的相互作用能分别降低9.21、3.76 kJ/mol;H_(2)和CH_(4)自由体积分数分别增加了27.5%和113.7%,进而增加气体运动空间,削弱GTL对气体的束缚作用,提高气体扩散系数。明确GTL油中气体扩散特征将有利于电力变压器的故障诊断。展开更多
文摘在电力变压器中,绝缘油由于老化、过热、放电等原因不断劣化,并伴随H_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H6等特征气体的产出,在油中发生不同程度的扩散。然而,由于气体结构和绝缘体系不同,天然气合成油(gas to liquid,GTL)中特征气体的扩散特征尚不明确,多气体分子之间的相互作用也不明晰。为揭示该扩散机理,文中利用分子动力学方法从微观层次上研究混合气体在静止GTL中的扩散行为。通过对比单一、二元、多元气体体系的扩散系数、运动轨迹、自由体积分数和相互作用能,分析混合气体加入对扩散的影响。结果表明,对于单一体系,气体在GTL中的扩散系数表现为:H_(2)>烃类气体,且烃类气体的扩散系数与分子质量成反比,不同气体的扩散符合“空穴跳跃扩散理论”。对于二元体系,混合气体中气体分子的扩散作用具有协同效应,具体表现为不同气体分子之间的斥力作用。同时,混合气体的加入使得CH_(4)和H_(2)的相互作用能分别降低9.21、3.76 kJ/mol;H_(2)和CH_(4)自由体积分数分别增加了27.5%和113.7%,进而增加气体运动空间,削弱GTL对气体的束缚作用,提高气体扩散系数。明确GTL油中气体扩散特征将有利于电力变压器的故障诊断。
