CuO掺杂C_(3)N对C_(5)F_(10)O分解组分吸附性能的第一性原理研究

全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)作为可替代SF_(6)的新型环保绝缘气体已被投入到实际应用中.当绝缘设备内部发生局部放电等故障时,C_(5)F_(10)O会分解产生弱绝缘性的CF_(4)、C_(2)F_(6)以及剧毒的CF_(2)O、HF等有害组分,为保证绝缘设备的安全运行,需有选择地通过吸附去除这些分解组分.新型类石墨烯C_(3)N材料在气体吸附领域具有良好的应用前景,文中基于第一性原理计算了CuO分子掺杂C_(3)N对主要分解组分CF_(4)、C_(2)F_(6)及剧毒产物CF_(2)O、HF的吸附过程,计算并分析了各分解组分吸附时的吸附能、态密度、电荷转移量、差分电荷密度以及不同环境温度下的恢复时间.结果表明,CuO-C_(3)N对HF表现出良好的吸附性,CF_(2)O次之,但其无法吸附CF_(4)与C_(2)F_(6),因此CuO-C_(3)N可以作为一种高性能的气体吸附剂对C_(5)F_(10)O绝缘设备内的剧毒分解组分HF进行吸附去除.

热态C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体电击穿特性研究

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体在C_(5)F_(10)O混合比例k=0~10%、压强0.1~2.0 MPa、温度300~4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不同温度下混合气体的平衡组分,采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,分析混合气体的电子能量分布函数、折合电离和吸附系数,获得混合气体的临界折合击穿场强和临界击穿场强。结果表明:0.6 MPa下,温度低于3 000 K时,随着温度降低,k=0~10%混合气体的临界击穿场逐渐低于SF_(6);在温度高于3 000 K时,混合气体的临界击穿场强为SF_(6)的1.2倍以上,具有较强的绝缘能力。研究结果可为C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体高压断路器弧后电击穿特性研究提供参考。

环保绝缘介质C_(6)F_(12)O混合气体FTIR检测技术研究

环保绝缘介质C_(6)F_(12)O混合气体具有应用于中低压设备的潜力,因此C_(6)F_(12)O混合气体检测技术的研究具有非常重要的现实意义。文中基于红外吸收光谱提出了C_(6)F_(12)O混合气体定性定量检测技术。基于密度泛函理论,对C_(6)F_(12)O分子进行结构优化,仿真计算其振动频谱,与实验检测红外光谱进行对比。对体积分数标定模型的波段和特征量的选取进行了详细的研究,提出C_(6)F_(12)O混合气体相关绝缘设备的混合比和微量体积分数检测方案。结果表明,红外光谱的仿真结果与实验结果具有较好的一致性;不同体积分数的吸收峰有很好的线性关系,利用峰值作为特征值比峰面积建立的体积分数标定模型准确性和稳定性强。混合比检测时,以3 500~3 567 cm^(-1)波段的峰值作特征量建立模型的拟合度为0.999 57,检测误差在2%以内;微量检测时,以1 750~1 820 cm^(-1)波段的峰值作特征量建立模型的拟合度高达0.999 97,检测误差小于3.8%,建立的体积分数标定模型的稳定性、准确性较好。文中研究结果提供实验和仿真的C_(6)F_(12)O红外光谱信息,为C_(6)F_(12)O型气体绝缘设备提供FTIR检测技术,为C_(6)F_(12)O混合气体绝缘设备的混合比和微量体积分数检测提供了重要的理论支撑。

C_(6)F_(12)O与CO_(2)/N_(2)对变压器油分解气体火焰及HF的抑制作用

变压器油分解为可燃气体燃烧具有高危险性,新型的环保灭火剂C_(6)F_(12)O抗复燃性差会产生有害产物HF。为此研究了N_(2)或CO_(2)的加入对C_(6)F_(12)O扑灭变压器油分解气体火焰的灭火性能及有害产物HF的影响,采用化学动力学方法计算了不同当量比与混合比下C_(6)F_(12)O混合物对变压器油分解气体火焰绝热燃烧温度、活性自由基浓度的作用效果,分析了HF浓度变化及生成路径变化规律。理论计算表明N_(2)或CO_(2)与C_(6)F_(12)O具有良好的物理化学协同灭火作用,且能抑制有害产物HF的生成。研究结果为C_(6)F_(12)O灭火剂在电气火灾应用提供了理论依据和数据参考。

C_(6)F_(12)O混合气体与三元乙丙橡胶的相容性研究

C_(6)F_(12)O作为一种新型环保绝缘气体,与缓冲气体混合后具有作为绝缘介质运用于中低压电气设备的潜力。然而,环保气体绝缘设备内的密封材料是否与C_(6)F_(12)O长期兼容还有待深入研究。为此,本文研究了C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体与气体绝缘设备中常用的三元乙丙橡胶(EPDM)的相容性和O_(2)对C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体与EPDM相容性的影响。本文搭建了气固相容性实验平台,并结合实际运行温度进行不同温度下C_(6)F_(12)O混合气体与EPDM的相容性实验,测试了实验后EPDM的表面形貌、表面元素、力学性能和气体成分的变化,以确定C_(6)F_(12)O混合气体与EP-DM的长期相容性。同时,构建了C_(6)F_(12)O混合气体与EPDM分子链的仿真模型,基于分子动力学(MD)理论计算了C_(6)F_(12)O、CO_(2)与EPDM之间的扩散系数、相互作用参数和混合能。结果表明:在110℃热加速实验后EPDM表面产生鳞状结构,并在EPDM表面检测到C—F键、有机氟化物和金属氟化物,EPDM的力学性能降低,实验后主要气体产物为C_(3)F_(6)和C_(3)F_(7)H。加入O_(2)后,EPDM在90℃时表面出现凸起,并且有大量O、F元素积累在表面,EPDM力学性能下降,气体产物增多。理论计算也表明升高温度和加入O_(2)会加速C_(6)F_(12)O混合气体在EPDM中的扩散,导致气体分子与EPDM相容性变差。本文的研究成果将为C_(6)F_(12)O气体绝缘设备的设计和制造过程提供参考。

环保型绝缘气体C_(5)F_(10)O对大鼠致畸作用研究

全氟戊酮(C_(5)F_(10)O)作为一种环保型气体绝缘介质,具备替代SF_(6)应用于中低压气体绝缘设备的潜力。然而,目前关于C_(5)F_(10)O的生物安全性特别是生物致畸作用的相关研究较少。为了确保C_(5)F_(10)O在电力行业的安全性,有必要对C_(5)F_(10)O气体开展更为全面的毒理学研究。文中通过C_(5)F_(10)O气体对妊娠大鼠的胚胎发育器官形成期给予吸入染毒,然后对孕鼠和胎鼠各项生命体征及胎鼠发育情况进行检查分析,系统评估吸入一定体积分数的C_(5)F_(10)O气体所引起的子代致畸可能性。实验结果表明,吸入高体积分数的C_(5)F_(10)O气体可能会导致大鼠后代存在内脏畸形、骨骼发育不全等不良现象,但并未表现出明显的统计学意义,C_(5)F_(10)O气体对大鼠致畸实验观察到的最大无作用致畸剂量(NOAEL)为7 715.3μL/L,相关结果可以为C_(5)F_(10)O的工程应用和安全防护策略提供了重要参考。

环保型绝缘气体C_(5)F_(10)O与密封材料三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的相容性

C_(5)F_(10)O混合气体具有在中低压气体绝缘设备中替代SF6的潜力,但其与现有气体绝缘设备常用密封材料的长期相容性目前仍未揭示,这为C_(5)F_(10)O在电力工业中的应用带来了挑战。为此,以现有气体绝缘设备最常用的三元乙丙(ethylene propylene diene monomer,EPDM)和丁腈橡胶(nitrile butadiene rubber,NBR)为研究对象,通过28 d的热加速老化实验来模拟C_(5)F_(10)O与橡胶在设备中的长期共存过程,结合光电子能谱和气相色谱检测,分析了两种典型橡胶与C_(5)F_(10)O长期作用后的密封性能和C_(5)F_(10)O的稳定性。结果表明:在长期共存条件下,C_(5)F_(10)O与两种橡胶均会发生反应,生成CO、CO_(2)、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H等分解产物;三元乙丙和丁腈橡胶的压缩模量在28 d热加速老化后分别下降为原本的90.6%和88.4%;与C_(5)F_(10)O发生反应后,橡胶表面出现原本不存在的F元素,且主要以C—F键和Zn—F键的形式存在,因此两者间的相互作用不仅与橡胶中的主体共聚物有关,还与橡胶中广泛使用的ZnO等补强剂有关。该研究结果表明三元乙丙和丁腈橡胶与C_(5)F_(10)O相容性较差,在相关设备的运维中需对密封材料采取保护措施或固定其更换周期。

基于FTIR技术的环保气体C_(5)F_(10)O/N_(2)分解组分检测方法

近年来,C5F10O因优良的绝缘性能和环保特性被广泛关注,且C5F10O混合气体已经在气体绝缘环网柜等设备中开始应用。研究C5F10O混合气体分解组分的检测方法,对于设备的故障诊断和运维具有重要意义。为此以C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体热分解产物为研究对象,搭建傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)检测实验平台,基于FTIR技术探索C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体过热分解组分的种类,并与气相色谱质谱联用仪(gas chromatography mass spectrometry,GCMS)的检测结果对比,确定FTIR检测混合气体分解组分的可行性。通过FTIR检测分析,确定C_(5)F_(10)O/N_(2)热解后的分解组中含有CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H、CO、CO_(2)和CH4气体。对CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H这3种气体的吸收光谱进行分析并建立浓度标定模型,确定了采用FTIR可以分别在1130~1170、1020~1050、890~930 cm^(-1)波段对CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H气体实现定量分析,得到CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H的体积分数分别为21.34×10^(-6)、27.39×10^(-6)、7.78×10^(-6),与GCMS的检测结果20.88×10^(-6)、27.88×10^(-6)和7.62×10^(-6)相近。该研究可以为C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体绝缘设备过热故障的分解气体检测提供参考。

SF_(6)替代型环保绝缘气体:研究、应用和展望

为应对全球气候变暖趋势,强温室效应SF_(6)气体的使用管控日趋严格,而环保气体绝缘设备的研发和应用是电力系统“双碳”目标实现的重要技术方向。近年来,以全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)气体绝缘420 kV气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)、全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)气体绝缘24 k V环网柜为代表的环保电力装备,已在多个国家实现工程应用,推进电力行业的绿色低碳转型。该文主要围绕C_(4)F_(7)N、C_(5)F_(10)O这两种有推广应用前景的环保替代气体,综述分子设计技术、微观参数、绝缘性能和分解稳定性、灭弧性能、设备材料相容性、工程应用等方面的最新研究进展,并对未来工程应用技术路线选择和技术研究方向进行展望,以期为我国绿色电力装备的研发及应用提供一定的借鉴。

C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体沿面放电分解特性研究

C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体具有在中低压气体设备中应用的潜力,设备运行中因固体绝缘表面金属异物存在引发的沿面放电,是绝缘劣化及故障发生的隐患之一,研究C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体沿面放电的分解特性对设备的运维具有重要意义。为此,文中开展不同实验电压下C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体沿面放电分解实验,利用气相色谱法对分解组分进行定量分析,获得了不同放电强度下主要分解组分种类及其分解特性,讨论了产气速率与放电强度间的关系。结果表明:C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体沿面放电主要分解产物为CF_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(8)、C3F7H和C_(3)F_(6);各产物分解特性相似,体积分数随放电量体现“线性—饱和”增长趋势,30 kV下对应饱和体积分数分别为21.3、7.0、11.9、7.7、13.7μL/L;主要组分产气速率关系为:v(CF_(4))>v(C_(3)F_(6))>v(C_(3)F_(8))>v(C3F7H)>v(C_(2)F_(6)),其中CF_(4)产气速率从1.2(μL·L^(-1))/12 h增至3.1(μL·L^(-1))/12 h,与放电量关联性最好,可作为沿面放电下放电强度的判定依据。研究可为C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体绝缘设备的工程应用方案提供参考。

ZSM-5分子筛对C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体及其过热分解产物吸附性能研究

目前,C_(6)F_(12)O环保绝缘介质已在气体开关柜中得到应用,选择合适的多孔材料对C_(6)F_(12)O混合气体分解产物吸附处理,既能保证开关柜的稳定运行,也可为大力推广C_(6)F_(12)O环保气体开关柜的应用提供安全保障。本文通过气体吸附实验探究ZSM-5分子筛对C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体模拟过热故障后分解产物的吸附性能及对两种主要绝缘介质C_(6)F_(12)O/CO_(2)浓度的影响;同时,基于分子动力学仿真模拟吸附过程,计算浓度分布函数、径向分布函数、扩散系数等动力学参数以厘清吸附机理。实验结果表明:模拟过热故障后C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体的主要分解产物为C_2F_6、C_3F_8、C_4F_(10)、C_3F_6、C_3F_7H、C_5F_(12)和C_6F_(14)。ZSM-5分子筛对大部分分解产物都有吸附作用,对C_3F_8、C_4F_(10)、C_3F_7H这3种分解气体吸附性能优异,吸附率均超过80%;对C_2F_6、C_3F_6分解气体有一定的吸附能力,但吸附效果不明显;对C_5F_(12)、C_6F_(14)分解气体基本不吸附。实验前主绝缘介质C_6F_(12)O、CO_(2)浓度较高,ZSM-5分子筛对其浓度影响较小,实验后吸附率分别为1.77%和0.25%。理论计算结果表明:ZSM-5分子筛能够很好地吸附动力学直径与自身孔径相当的气体分子(C_2F_6、C_3F_8、C4F1_0、C_3F_6、C_3F_7H),对于体积过小或过大的气体分子(CO_(2)、CF_4、C5F1_2、C6F1_2O、C_6F_(14))吸附作用不明显。ZSM-5分子筛可用于C_(6)F_(12)O环保绝缘气体开关柜中对分解产物进行吸附处理,以保证设备安全稳定运行;同时,为相关电力防护设备中过滤材料的选择提供参考。

悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体分解特性研究

C_(6)F_(12)O是一种具有潜力的SF6替代气体,为了探究C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体在悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的分解特性,搭建了局部放电分解实验平台,在不同外施电压下对C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体进行96 h局部放电分解实验,利用气相色谱法对分解组分进行定量分析,对分解组分含量、产气速率、特征气体比值与局部放电强度的关系分别进行了研究。结果表明:4种典型产物(CF_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(8)、C_(3)F_(7)H)浓度、产气速率的变化规律上存在差异,可选择作为判断局部放电强度的特征组分;特征组分浓度关系为c(CF_(4))>c(C_(2)F_(6))≈c(C_(3)F_(8))>c(C_(3)F_(7)H),产气速率关系与之相类似;特征组分浓度随放电强度增加呈“线性-饱和”的增长关系;初步认为可以利用c(CF_(4))/c(C_(3)F_(7)H)作为辅助依据,c(CF_(4)+C_(2)F_(6)+C_(3)F_(8))^(2)/c(C_(3)F_(7)H)^(2)作为主要依据,结合组分浓度以及产气速率,可以进一步判断PD强度和缺陷严重程度,研究结果为找出适用于C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体绝缘设备的运维监测手段提供了参考。

环保型C_(5)F_(10)O混合气体设备研制现状与展望

电气设备中温室气体SF_(6)对全球气候变暖的影响愈来愈受到重视,新型绝缘介质全氟戊酮C_(5)F_(10)O因优异的环保性能成为本领域的研究热点。纯C_(5)F_(10)O液化温度高,不宜直接在电气设备中应用,需要与液化温度较低的缓冲气体混合使用。文中通过总结C_(5)F_(10)O混合气体理化特性、绝缘特性、放电分解特性及其与电气设备内部常见金属材料的相容特性,发现C_(5)F_(10)O混合气体具有优良的分解特性;通过选择合适的混合方案,选用与C_(5)F_(10)O相容性良好的材料,C_(5)F_(10)O混合气体具备作为绝缘介质在电气设备中应用的潜力。现阶段国内外已经有环保型C_(5)F_(10)O混合气体绝缘设备工程示范应用案例,相关成果可为C_(5)F_(10)O混合气体设备的扩大应用提供支撑,助推中国能源行业绿色低碳转型。

C_(5)F_(10)O分解气体在Cu修饰NiS_(2)表面的吸附机理研究

文中利用第一性原理研究了Cu修饰单层NiS_(2)(Cu-NiS_(2))对5种C_(5)F_(10)O分解组分的吸附和传感性能,以探索其在C_(5)F_(10)O绝缘装置运行状态评估领域的应用潜力。通过对各吸附体系的吸附参数研究发现:Cu-NiS_(2)对C_(2)F_(6)O_(3)分子表现为化学吸附,吸附能为-1.05 eV,而对C_(3)F_(6)、CF_(2)O、C_(2)F_(6)和CF_(4)分子表现为物理吸附。通过对各吸附体系的电子性能以及气敏恢复特性分析发现:Cu-NiS_(2)对C_(3)F_(6)或CF_(2)O气体的传感性能较好,且在室温下恢复性能较佳,因此具备开发为C_(3)F_(6)或CF_(2)O气体传感器的巨大潜力;相反的,由于Cu-NiS_(2)对C_(2)F_(6)和CF_(4)的传感性能较差,因此无法实现这两种气体的高灵敏检测。此外,尽管Cu-NiS_(2)对C_(2)F_(6)O_(3)的传感性能极佳,但其较长的恢复特性决定了只能实现对该气体的单次检测,无法实现长期稳定使用。依据仿真研究结果提出了一种用于电力系统故障诊断的新型气敏传感材料,即Cu-NiS_(2),该传感材料对于评估C_(5)F_(10)O绝缘装置的运行状态具有重要意义。

环保绝缘介质C_(5)F_(10)O混合气体体积分数比定量检测

C_(5)F_(10)O混合气体在中低压电压等级电气设备中替代SF_(6)气体作为绝缘介质具有很好的应用前景。因C_(5)F_(10)O的体积分数比对其混合气体的电气性能起到决定性作用,而已有的研究中,C_(5)F_(10)O混合气体大多是采用道尔顿分压法配制,存在配气误差无法确定的问题。该文基于紫外差分光谱法提出快速准确的定量检测C_(5)F_(10)O混合气体体积分数比的方法,实验发现,C_(5)F_(10)O气体在237~350nm波段有紫外吸收峰,峰值位于299nm处,通过对C_(5)F_(10)O气体的吸收峰进行检测,标准气体的体积分数比反演曲线线性确定系数高达0.99998,检测绝对误差小于0.05%,理论检测下限低至200×10^(-6)。该文的研究成果可用于指导配制体积分数比更加精确的C_(5)F_(10)O混合气体以及在工程应用中实时在线监测C_(5)F_(10)O混合气体的体积分数比变化和监测环境中C_(5)F_(10)O的泄漏,为运维人员制定运维计划提供参考。

环保绝缘气体C_(5)F_(10)O分解及复原性能研究现状及展望

针对SF_(6)绝缘气体介质在电工装备领域实际应用展开论述,介绍SF_(6)在电力工业中的发展历程和重要地位,通过大量文献解读,从多角度分析阐述环保绝缘气体的国内外研究现状,以新型环保气体绝缘介质中具有较大工程应用潜力的C_(5)F_(10)O为例,比较与SF_(6)的主要分解及复原反应的解离能、吉布斯自由能、反应速率常数和平衡常数等重要参数。可以看到,以C_(5)F_(10)O为代表的新型绝缘气体,虽然同时具有优良的绝缘性能和环保特性,但因其自身分子结构的不对称性导致其在灭弧能力和自复原性等方面的性能与SF_(6)气体存在差异,适合于温、热带和低海拔等地理环境下的中低压开关柜及较低电压等级的GIL、GIS和GIT等设备中应用。因此,现阶段C_(5)F_(10)O及其他环保气体还不具备完全替代SF_(6)气体应用于开关电器的能力。最后,分析环保绝缘气体研发过程中面临的工程问题及未来发展方向,对今后的研究重点进行展望。

氧气对C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体绝缘介质局部过热分解的影响特性

C_(5)F_(10)O因其优异的环保性能和绝缘特性,在中低压气体绝缘设备中具有替代SF_(6)气体的极大潜力,是近年来国内外共同的研究热点之一。当设备内部存在接触不良时,不可避免地会诱发气体绝缘设备内部发生局部过热故障,C_(5)F_(10)O将会发生分解。当使用空气作为缓冲气体时,C_(5)F_(10)O混合气体中含有高含量的O_(2),在局部过热的条件下,O_(2)的存在可能会显著影响C_(5)F_(10)O分解的特性和机制。该文在气体绝缘设备过热性故障模拟实验平台上进行不同O_(2)含量下的C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体绝缘介质局部过热分解实验,利用气相色谱–质谱联用仪对主要分解产物(CO、CO_(2)、CF_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(8))浓度进行定量检测,研究O_(2)对C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体绝缘介质局部过热分解的影响特性,从而探讨局部过热过程中C_(5)F_(10)O/空气混合气体中O_(2)的作用,结合实验结果,对C_(5)F_(10)O的工程应用提出相关的建议。总分解量和主要分解产物组分含量两个方面的分析结果都表明,O_(2)的加入会促进C_(5)F_(10)O的分解。在其他条件相同的前提下,从过热分解特性进行考虑,N2更适合用作C_(5)F_(10)O的缓冲气体。

三元乙丙橡胶与C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体的相容性研究

C_(5)F_(10)O气体具有优异的绝缘和环保特性,在中低压电气设备中作为绝缘介质使用具有很好的应用前景,但C_(5)F_(10O)与气体绝缘设备中常用的三元乙丙橡胶密封材料的相容性在其工程应用前仍待研究。为此通过搭建橡胶相容性试验平台,使用热加速老化的方法研究了C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体与三元乙丙橡胶的相容性,并测试了试验后气体成分的变化、三元乙丙橡胶的机械特性、表面形貌和元素变化。研究发现,在热老化条件下三元乙丙橡胶会与C_(5)F_(10)O和C_(3)F_(6)反应,使C_(5)F_(10)O气体分解产生的C_(3)F_(6)减少,但同时会使C_(5)F_(10)O气体分解产生的C_(3)F_(6)O和C_(3)HF_(7)增多;老化试验结束后三元乙丙橡胶表面覆盖了一层油性物质,老化试验会使三元乙丙橡胶脆化降低其机械性能,表面会析出大量晶体颗粒;C_(5)F_(10O)气体腐蚀三元乙丙橡胶后,会加速三元乙丙橡胶的老化造成其使用寿命缩短。相关试验结果将会对C_(5)F_(10)O气体绝缘设备的设计和制造过程提供参考。

环保型绝缘介质C_(5)F_(10)O与Cu(110)晶面的气固相容性研究

为研究环保型绝缘介质C_(5)F_(10)O与绝缘设备内部紫铜材料间气固相容性,文中基于密度泛函理论(DFT)从微观层面对C_(5)F_(10)O与Cu(110)晶面展开分析。首先,采用前线分子轨道理论分析C_(5)F_(10)O分子官能团活性,建立C_(5)F_(10)O在Cu(110)晶面上吸附构型;其次,计算C_(5)F_(10)O在Cu(110)晶面上不同吸附构型产生吸附能及转移电荷;最后,建立SF_(6)在Cu(110)晶面上吸附构型,分析C_(5)F_(10)O与SF_(6)吸附特性差异。研究结果表明:C_(5)F_(10)O分子结构中氧原子活性较高,在Cu(110)晶面上不同吸附位置均可发生化学吸附反应,其中顶位吸附构型产生吸附能与转移电荷相对较大,吸附反应较容易发生;通过对比C_(5)F_(10)O与SF_(6)在Cu(110)晶面上吸附特性,表明C_(5)F_(10)O吸附能力弱于SF_(6),从气固相容性方面验证了C_(5)F_(10)O在绝缘设备中替代SF_(6)的潜力。

一种基于分步线性最优估计的全球中低纬区域电离层f_(o)F_(2)重构方法

电离层F2层临界频率f_(o)F_(2)是短波通信、探测和电子对抗等领域最为重要的应用参数之一.针对全球范围内电离层测高仪分布较为稀疏的特点,基于全球电离层无线电观测站(Global Ionospheric Radio Observatory,GIRO)的测高仪实测数据,采用分步线性最优估计方法对电离层CCIR/URSI系数进行调整,实现了全球中低纬区域电离层f_(o)F_(2)的重构.对2010—2016年的电离层f_(o)F_(2)重构结果进行分析,结果表明:在纬度变化上,中纬区域重构误差要低于低纬区域;在年变化上,重构的绝对误差和均方根误差有随太阳活动强度增强而增大的趋势,重构的相对误差无明显年变化;在季节变化上,夏季重构误差最小,其他三个季节相差不大;在地方时变化上,白天的重构误差低于夜间.总体而言,相比于国际参考电离层(international reference ionosphere,IRI)模型,电离层f_(o)F_(2)重构的绝对误差和均方根误差分别下降了约38%和34%,验证了本文方法的有效性和可靠性.