摘要：为了从微观层次上揭示气体小分子在变压器油纸绝缘系统中的扩散机理,对变压器油纸复合绝缘材料老化过程中产生的7种常见气体小分子（包括H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6）在油纸两相介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟。采用分子动力学模拟软件,搭建了2组模型,以分别模拟各种气体小分子在油中和纤维素绝缘纸中的扩散。通过对气体小分子在油纸介质中扩散系数、位移特性、自由体积特性与油纸的相互作用能的研究,考察了不同气体小分子在油纸介质中扩散的微观机理,探讨了气体小分子在油纸介质中扩散特性的差异,比较了不同因素对气体小分子扩散行为的影响。研究发现：气体小分子在纤维素中的扩散系数比其在绝缘油中的扩散系数小1个数量级,且7种气体小分子在2种介质中的扩散系数的排列顺序亦不相同;在绝缘油中,主要影响气体小分子扩散行为的是自由体积;而在纤维素材料中,对气体小分子的扩散行为起主要影响的是分子间的相互作用。

关键词：纤维素绝缘纸 绝缘油 分子动力学 扩散系数 相互作用能 

单位：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 重庆400030