[发明专利]一种基于分子结构参数的SF6

说明书

本发明涉及SF₆替代气体寻找方法，具体涉及一种基于分子结构参数的SF₆替代气体寻找方法，建立环保绝缘气体的分子结构参数模型，以静电势0.001a.u.通过公式进行计算；算法优化；将计算出的环保绝缘气体分子的表面静电势、分子结构参数输入至神经网络的模型中，作为输入端，通过黑盒模型得到该结构参数与介电强度的关系；根据所得到分子结构参数与介电强度的关系，通过删减分子结构参数的个数，得到分子结构参数与介电强度的相关系数，对比两种缺少参数的公式的法线向量，判断这两种参量是否为相关参量，若为相关参量，则一个参量表征两个参数对介电强度的影响。该方法能更加准确、快速地寻找SF₆替代气体。

技术领域

本发明属于SF₆替代气体寻找方法，特别涉及一种基于分子结构参数的SF₆替代气体寻找方法。

背景技术

SF₆气体化学性能稳定、无毒，并且具有良好的绝缘和灭弧能力，已被作为绝缘介质广泛的应用于电力设备中。但由于SF₆具有极强的温室效应，在1997 年签订的《京都协议书》中被列为六种受限制的温室气体(二氧化碳CO₂、甲烷 CH₄、氧化亚氮N₂O、氢氟碳化物HFCS、全氟化碳PFCS、六氟化硫SF₆)之一，在2015年通过的《巴黎协定》为全球变暖变化做出了安排，特别强调在21世纪下半叶实现温室气体的零排放。SF₆的温室效应潜在值为CO₂的23900倍，每排放1g SF₆产生的温室效应相当于排放22.8kg CO₂。随着SF₆产业迅猛发展，其引发的温室效应已经占据全球的1/3。为了减小高中压设备中SF₆的使用，主要采用以下方法：采用SF₆混合气体、使用新型环保气体。SF₆混合气体指的是在使用对高中压设备充气时，使用N₂、干燥空气等GWP值较低的气体与SF₆混合使用，减少SF₆气体的含量，同时满足设备绝缘需求。新型环保气体指的是具有较高的绝缘性能，却无SF₆气体的缺陷的气体。目前寻找能够替代SF₆的新型环保气体是电气与化学交叉学科的研究热点。

气体的绝缘强度表示为气体分子电离程度随电场强度的增强而增加、分子之间的吸附作用逐渐降低。当分子电离出的电子数与分子吸附作用减少的电子数相同时，气体变为等离子体，随之发生击穿现象，此时的临界击穿场强即为该气体的介电强度。目前气体的绝缘强度都以试验研究为主，主要的试验包括气体击穿特性试验、稳态汤逊试验、局部放电试验等多种试验研究方法。经过几十年的试验筛选出若干具备使用价值的替代气体，包括全氟异丁腈(C₄F₇N)、八氟环丁烷(c-C₄F₈)、三氟碘甲烷(CF₃I)和全氟酮类(C₅F₁₀O、C₆F₁₂O)等。气体绝缘与击穿是一种非常复杂的宏观现象，试验测得的临界击穿场强受到电场类型 (均匀电场、稍不均匀场和极不均匀电场)、温度、压力、电极材料和电极形状等，这就使得同一种气体在不同的状态下，可能对应多个绝缘强度。目前，通常使用Boltzmann方程或者Monte-Carlo模拟等数学方法计算，但是要对方程输入气体的各种碰撞截面(振荡激发的碰撞截面、电离截面、弹性动能转移碰撞截面、非弹性激发碰撞截面和吸附碰撞截面)和电子能量分布函数等,但通常这些计算方法在计算过程中都使用了不同程度近似方法，如BO近似等，但这些近似方法会忽略某些影响环保绝缘气体的关键性参数。