文档名：基于分子动力学的聚丙烯电热应力老化特性分析
摘要：高压直流输电(HVDC)工程中广泛应用的聚丙烯(PP)薄膜电容器,其内部高温和高场强是PP老化的主要原因.基于分子动力学仿真方法,从分子层面研究了PP在电热应力下的老化过程.首先建立PP和含羰基PP分子模型,基于反应力场分别模拟了热、电应力作用下PP裂解反应,分析了主要产物形成过程;然后基于COMPASS力场分析热应力下PP力学和绝缘性能变化规律.结果表明:PP裂解反应中C—H键首先断裂,然后是C—C键的断裂并形成羰基,在此过程中热应力对于PP的电热老化影响更显著;温度在450K以下时,PP力学参数基本不变,当温度达到600K时,PP力学参数显著变化,稳定性下降;羰基影响PP老化过程中的力学和绝缘性能变化,含羰基PP能隙下降28.21%,在300K、450K和600K时弹性模量分别增加15.3%,32.85%和27.08%.
Abstract：Forpolypropylene(PP)filmcapacitor,whichisusedwidelyinhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)engineering,itsinternalhightemperatureandhighfieldstrengtharethemaincausesofPPaging.Basedonsimulationmethodofdynamics,theagingprocessofPPunderelectrothermalstressisanalyzedatmolecularlevel.Firstly,molecularmodelsofPPandPPcontainingcarbonylgroupsaresetup.Basedonthereactionforcefield,thepyrolysisreactionofPPunderthermalandelectricalstressissimulatedandthemainproductformationprocessisanalyzed;Then,basedontheCOMPASSforcefield,thevariationofmechanicalandinsulationperformanceofPPunderthermalstressisanalyzed.TheresultsshowthattheC—HbondfirstlybreaksduringthePPcrackingreaction,followedbytheC—Cbondbreakingandtheformationofcarbonylgroups.Duringthisprocess,thermalstresshasamoresignificanteffectontheelectrothermalagingofPP;Whenthetemperatureisbelow450K,themechanicalparametersofPPremainbasicallyunchanged.While,whenthetemperaturereaches600K,themechanicalparametersofPPchangesignificantlyandthestabilitydecreases;CarbonylgroupsaffectvariationofmechanicalandinsulationpropertiesofPPduringaging.TheenergygapofPPcontainingcarbonylgroupsdecreasesby28.21%,andtheelasticmodulusincreasesby15.3%,32.85%,and27.08%at300K,450K,and600K,respectively.
作者：高煦轲 常曦文 仝殿杰 王璁 屠幼萍Author：GAOXuke CHANGXiwen TONGDianjie WANGCong TUYouping
作者单位：华北电力大学高电压与电磁兼容实验室,北京102206
刊名：电力电容器与无功补偿
Journal：PowerCapacitor&ReactivePowerCompensation
年，卷(期)：2024, 45(1)
分类号：
关键词：聚丙烯 绝缘性能 分子动力学 COMPASS力场 反应力场 老化
Keywords：polypropylene insulationperformance moleculardynamics COMPASSforcefield reactionforcefield aging
机标分类号：TQ323.6O631.1TJ07
在线出版日期：2024年3月5日
基金项目：国家重点研发计划基于分子动力学的聚丙烯电热应力老化特性分析[
期刊论文] 电力电容器与无功补偿--2024, 45(1)高煦轲 常曦文 仝殿杰 王璁 屠幼萍高压直流输电(HVDC)工程中广泛应用的聚丙烯(PP)薄膜电容器,其内部高温和高场强是PP老化的主要原因.基于分子动力学仿真方法,从分子层面研究了PP在电热应力下的老化过程.首先建立PP和含羰基PP分子模型,基于反应力场分别...参考文献和引证文献
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