[发明专利]一种基于多层静电势参数的SF6

说明书

本发明提供了一种基于多层静电势参数的SF₆替代气体挑选方法，利用GAUSSVIEW软件对分子进行建模获得分子构型并优化，通过波函数分析得到分子构型的不同电子密度等值面的静电势参数，计算等值面的静电势参数与相对电气强度、沸点、GWP的Pearson相关性系数，并挑选相关系数较高的静电势参数，根据静电势参数、相对电气强度、沸点、GWP构建预测模型，根据预测模型挑选SF₆替代气体。本发明有利于更加高效，更加准确的筛选出SF₆的替代气体。

技术领域

本发明属于电气设备的绝缘领域，具体涉及一种基于多层静电势参数的SF₆替代气体挑选方法。

背景技术

SF₆因其优良的绝缘性能和灭弧性能被广泛应用于气体绝缘设备中。但是SF₆的温室效应严重，全球变暖潜势值GWP是CO₂的23500倍，大气存活寿命为3200年，2016年《巴黎协定》中提出要控制全球温升，减少碳排放，2020年中国政府在七十五届联合国大会上提出争取在2060年前实现碳中和，这极大的限制了SF₆的应用。随着高电压绝缘行业的迅猛发展，SF₆的使用量正在迅猛增加，使用范围也在不断的扩大，因此为了缓解环保压力，亟须找到一种可以替代气体来减少SF₆的生产和应用。

电气强度是筛选SF₆替代气体的重要指标，测量气体的绝缘强度的实验有气体击穿特性实验、稳态汤逊实验等。早期通过大量实验的方法研究出的SF₆替代气体有八氟环丁烷(c-C₄F₈)、三氟碘甲烷(CF₃I)、氟氯烃(HFCs)、3M公司的g³等及其与CO₂、N₂的混合气体，其中g³主要绝缘成分是全氟异丁腈(C₄F₇N)，依靠传统的实验方法来筛选大量的气体样本成本高、耗时长。随着量子力学理论的不断深入，发现气体分子的微观参数与相对绝缘强度之间存在某种联系。因此为了能更快、更好地寻找到SF₆的替代气体，采用量化计算与气体放电理论相结合的方法寻找出微观参数与绝缘强度之间定量的的构效关系。

在一般状态下，电子应在离原子核最近的轨道上绕原子核旋转，但是在外电场的作用下，中性气体分子中的原子周围的电子获得足够大的能量时，该电子将脱离原子核形成自由电子与其他气体分子产生碰撞。气体的绝缘强度与有效碰撞截面密切相关，自由电子与气体分子的碰撞过程是在三维空间发生的，分子尺寸、亲合能等微观参数影响其碰撞截面。因此影响碰撞截面的关键因素为入射电子与靶向分子的散射过程，且受靶向分子与入射电子波函数影响。根据波函数与电子密度的关系，在气体绝缘强度预测时，需考虑分子体系中电子密度的空间分布。因此本发明提出了一种基于不同电子密度定义下的气体分子表面的静电势参数以及结构参数的SF₆替代气体的挑选方法。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于多层静电势参数的SF₆替代气体挑选方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于多层静电势参数的SF₆替代气体挑选方法，包括以下步骤：

步骤1：使用GAUSSVIEW软件对气体分子进行建模获得分子构型，使用GAUSSIAN软件对分子构型进行优化，使得分子构型优化到能量极小值点；

步骤2：根据步骤1中优化后的分子构型得到波函数文件，通过波函数分析得到分子构型的不同电子密度等值面的静电势参数；