(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211279931.0 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正 街 174号 (72)发明人 郝建　徐晴　高晨煜　张钧奕　 叶文郁　张静文　廖瑞金　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 专利代理师 廖曦 (51)Int.Cl. G16C 10/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 矿物油与酯类混合绝缘油热裂解产气仿真 模拟及分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种矿物油与酯类混合绝缘油 热裂解产气仿真模拟及分析方法， 属于变压器过 热故障诊断技术领域。 该方法包括以下步骤： S1： 构建矿物油与酯类混合绝缘油分子动力学仿真 模型； S2： 分析矿物油与酯类混合绝缘油产气化 学过程； 并分析混合油气体产生源头及温度对气 体生成路径的影响； S3： 提取矿物油与酯类混合 绝缘油过热故障表征气体； 分析过热温度对混合 油分子体系过热产气特性的影响并解释混合油 体系热解产物变化规律， 提取混合油体系不同程 度过热时对应的特 征气体。 权利要求书1页 说明书7页 附图5页 CN 115547420 A 2022.12.30 CN 115547420 A 1.矿物油与酯类混合绝缘油热裂解产气仿真模拟及分析方法， 其特征在于： 该方法包 括以下步骤： S1： 构建矿物油与酯类混合绝缘油分子动力学仿真模型； 基于经典牛顿力学原理， 以分 子动力学 方法按照组分比例构建 混合油绝 缘油体系分子模型， 并对体系进行优化； S2： 分析矿物油与酯类混合绝缘油产气化学过程； 以ReaxFF反应力场进行反应分子动 力学计算， 模拟分析体系化学反应， 对混合绝缘油在宽温度范畴内的热裂解过程进行仿真 分析， 得出在典型温度下七种 特征气体的生成路径， 并分析混合油气体产生源头及温度对 气体生成路径的影响； S3： 提取矿物油与酯类混合绝缘油过热故障表征气体； 分析过热温度对混合油分子体 系过热产气特性的影响 并解释混合油体系热解产 物变化规律， 提取混合油体系不同程度过 热时对应的特 征气体。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115547420 A 2矿物油与酯类混合绝缘油热裂解产气仿真模拟及分析方 法 技术领域 [0001]本发明属于变压器过热故障诊断技术领域， 涉及矿物油与酯类混合绝缘油热裂解 产气仿真模拟及分析 方法。 背景技术 [0002]变压器是电力系统能量转换的枢纽， 其稳定运行是保证电网长久安全运行的关 键， 目前电力系统最常用的变压器为油浸式。 常用于变压器的绝缘液体有矿物油、 天然酯、 合成酯等。 矿物绝缘油具有绝缘性能优良、 粘度小、 酸值低等优点， 应用历史已超 百年； 天然 酯具有良好的电气和理化性能， 饱和含 水量高， 环保可再生； 合成绝缘油大部分性能参数与 矿物油相当， 甚至优于矿物油。 然而， 矿物油燃点低， 无法生物降解， 泄露会对环境造成极大 危害； 天然酯绝缘油的运动粘度大、 氧化安定性较差、 介损和酸值高； 合 成酯成本昂贵、 制造 技术条件复杂， 限制了其广泛应用。 混合油的发明改善了单一绝缘油性能的不 足， 综合不同 类型绝缘油的优点， 由于混合油具有低粘度、 低介损、 高氧化安定性等优点， 减缓了绝缘纸 的老化速度， 很大程度地延长了变压器的使用寿命， 因此混合油已成为变压器绝缘的良好 替代品。 目前， 混合油已在工程上广泛应用， 其罐装的10kV、 35kV变压器已于重庆、 河南等地 挂网运行。 [0003]变压器在长期运行过程中难免承受热应力影响， 导致变压器发生过热故障， 过热 故障包括低温热故障(t＜300℃)、 中温热故障(300℃＜t＜700℃)和高温热故障(t＞700 ℃)。 故障过程中绝缘油有一定 程度的分解， 产生特征气体(包括CH4、 C2H4、 C2H6、 C2H2、 H2、 CO和 CO2)， 这些气体在油中溶解并扩散分布， 通过分析油中溶解气体 的类型和含量可以对油浸 式变压器过热故障类型作出比较精确的判断。 基于油中溶解气体分析， 目前国内已有DL/ T722‑2014 《变压器油中溶解气体分析和判断导则》 用于矿物油变压器故 障诊断， 国际上已 有IEC 60599:2015 《Mineral  oil‑filled electrical  equipment  in service–Guidance   on the interpretation  of dissolved  and free gases analysis》 与IEEE  Std  C57.155 ‑2014 《IEEE  Guide for Interpretation  of Gases Generated  in Natural  Ester and Synthetic Ester‑Immersed Transformers》 分别为矿物油、 天然酯及合成酯变 压器故障类型判断提供理论指导。 但以上提出的国内国际导则均无法为混合油变压器过热 故障诊断提供指导。 混合油由矿物油和酯类绝缘油等组分构成， 目前未见矿物油和酯类绝 缘油混合后在热应力下的热裂解产气化学反应过程的相关报道， 不同类型油品之 间的影响 机理尚不明确。 为判断混合油变压器过热故障的油中溶解气体特性， 本发明进行矿物油与 酯类混合 绝缘油的仿真模拟， 分析混合油过 热裂解机理与产气规 律。 [0004]综上， 本发明提供一种矿物油与酯类混合绝缘油热裂解产气仿真模拟及分析方 法， 包括三方面内容： 构建矿物油与酯 类混合绝缘油分子动力学仿 真模型、 分析矿物油与酯 类混合绝缘油产气化学过程、 提取矿物油与酯类混合绝缘油过热故障表征气体。 本专利可 为基于油中溶解气体特性判断混合油变压器过 热故障提供技 术指导。说　明　书 1/7 页 3 CN 115547420 A 3