【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于绝缘油抗氧化性能研究，具体涉及一种基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法及其应用。
技术介绍
1、目前，全球正在遭受能源危机与环境危机，大量的石油开采对环境产生巨大的破坏。作为电力系统的核心部件之一，电力变压器内部绝缘液体多数采用矿物绝缘油。电力变压器的安全稳定运行是电力系统顺利运作的重要支撑。因此，需要找到一种环境友好型的变压器内部绝缘液，植物型电力变压器应运而生。植物油相较于矿物油具有可再生，可降解，无毒环保等优点。但是较低的氧化稳定性一直是植物油的主要诟病，目前较为有效的改善方法是添加抗氧化剂。
2、kumar等学者以不同天然酯类植物油为研究对象，选择丁基羟基甲苯、丁基羟基苯甲醚和没食子酸作为抗氧化剂，研究表明添加抗氧化剂的天然酯类植物油具有替代矿物油作为变压器绝缘介质的潜力。wang等学者研究了不同茶叶籽油中含有游离和结合的酚类化合物，并比较它们的抗氧化行为，研究结果发现游离酚类化合物和结合酚类化合物均具有显著的抗氧化能力。lu等学者利用不同链长的亚麻籽油与竹叶抗氧化剂、抗坏血酸棕榈酸、丁基羟甲苯、植酸、磷脂、迷脂提取物、生育酚、茶多酚（tpp）一起使用，提高亚麻籽油的氧化稳定性。没食子酸酯（ga-c14）是最好的ga酯，含gac14和tpp的亚麻籽油在所有复合抗氧化剂中氧化稳定性最好。wrona等学者在羟基自由基原位发生器中测试了两种精油和七种植物油，以确定其抗氧化能力，通过结合精油和植物油制备了22种不同的活性ldpe薄膜，结果表明亚麻籽油的浓度对薄膜的抗氧化能力至关重要。但上述研
3、qiu等学者采用分子动力学的方法研究了水分子在棕榈油中的扩散行为，并与水分子在矿物油中的扩散行为进行了比较，结果表明随着温度的升高，水分子在两种油介质中的扩散运动逐渐增强，棕榈油对水分子具有较强的吸附能力。另外，通过分子模拟和实验，研究了咖啡酸（ca）及其衍生物改性酯的抗氧化活性和氧化稳定性，密度泛函理论（dft）和分子动力学分析揭示了ca酯的抗氧化机制的综合作用。zhang等学者在reaxff反应力场的基础上研究植物油分子在高温条件下的热解反应，并对其产物做出分析。ye等学者采用分子动力学和密度泛函理论对两种应用最广泛的天然酯类大豆油和棕榈油的低温分解性能进行了测试和分析。结果表明，两种天然酯的交流击穿电压先降低，然后升高。现有文献对水的迁移作出研究，但是主要集中在水分在油纸之间的迁移过程，相较于矿物油，植物油更能溶解更多的水分，但是溶解较多水分后对植物油的老化有何影响研究较少，是否影响抗氧化剂的作用效果更鲜有涉及。
4、基于上述问题，研究一种计算机模拟方法，对电力变压器中绝缘油的抗氧化性能性能进行研究，能够大大简化现有研究方法的程序，对筛选合适和绝缘油和抗氧化剂具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中植物油作为绝缘油应用到电力变压器中的抗氧化性能研究较少，研究方法复杂的问题，本专利技术提供了一种基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法及其应用，采用反应分子动力学的方法研究在不同含水量条件下，不同的抗氧化剂对于植物油老化的影响规律。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，包括以下步骤：
4、（1）建立植物油、抗氧化剂模型，并将抗氧化剂模型引入植物油模型中，同时引入水作为关键影响因子；
5、（2）采用反应分子动力学模拟植物油与抗氧剂之间的作用；
6、（3）根据反应分子动力学模拟信息进行反应过程分析，分析抗氧化剂和水对植物油抗氧化性能的影响。
7、进一步地，步骤（1）采用materials studio以甘油三酸酯为主要成分建立植物油模型。
8、进一步地，采用ms中amorphous cell模块将25个甘油三酸酯构建成密度为0.9 g/cm3的植物油模型，建立好的植物油模型用forcite模块进行几何优化，然后采用聚合物一致力场，选取npt系综，在298k温度下进行50ps的弛豫，使模型达到合理的稳定状态。
9、进一步地，步骤（2）中反应分子动力学模拟采用large-scale atomic/molecularmassively parallel simulator软件进行，利用reaxff反应力场模拟植物油与抗氧剂之间的作用。
10、进一步地，反应分子动力学模拟的具体方法为：
11、a）读取引入抗氧化剂和水的植物油模型，加载reaxff反应力场，对模型进行能量最小化处理，在300k的低温下进行10ps的弛豫，再次优化模型结构；
12、b）在nvt系综下进行升温，在40ps内从300k升到2800k，采用berendsen方法进行温度校正，每0.01ps进行一次温度修正；
13、c）在2800k的高温下进行分子动力学模拟，模拟时间为50ps。
14、进一步地，reaxff反应力场适用于c/h/o体系。
15、进一步地，步骤（3）选择反应分子动力学模拟后产物中的乙烯和氢气的产量研究抗氧化剂和水对植物油抗氧化性能的影响。
16、进一步地，步骤（1）中氧化剂的加入量为植物油质量的10~20%，水的加入量为植物油质量的3~5%。
17、本专利技术中，所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法在筛选植物油中抗氧化剂中的应用。
18、本专利技术取得的有益效果为：
19、本专利技术采用反应分子动力学的方法模拟植物油与水和抗氧化剂之间的抗氧化性能关系，通过该方法，弥补了实验带来的不足（尤其在水分子存在下），极大的降低了实验成本，为电力变压器绝缘油（植物油）中抗氧化剂的筛选提供了方法。
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1.一种基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤（1）采用Materials Studio以甘油三酸酯为主要成分建立植物油模型。
3.根据权利要求2所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，采用MS中Amorphous Cell模块将25个甘油三酸酯构建成密度为0.9 g/cm3的植物油模型，建立好的植物油模型用Forcite模块进行几何优化，然后采用聚合物一致力场，选取NPT系综，在298K温度下进行50ps的弛豫，使模型达到合理的稳定状态。
4.根据权利要求1所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤（2）中反应分子动力学模拟采用Large-scale Atomic/MolecularMassively Parallel Simulator软件进行，利用ReaxFF反应力场模拟植物油与抗氧剂之间的作用。
5.根据权利要求4所述的基于计算机模拟电力变
6.根据权利要求5所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，ReaxFF反应力场适用于C/H/O体系。
7.根据权利要求1所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤（3）选择反应分子动力学模拟后产物中的乙烯和氢气的产量研究抗氧化剂和水对植物油抗氧化性能的影响。
8.根据权利要求1所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤（1）中氧化剂的加入量为植物油质量的10~20%，水的加入量为植物油质量的3~5%。
9.一种权利要求1~8任一项所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法在筛选植物油中抗氧化剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤（1）采用materials studio以甘油三酸酯为主要成分建立植物油模型。
3.根据权利要求2所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，采用ms中amorphous cell模块将25个甘油三酸酯构建成密度为0.9 g/cm3的植物油模型，建立好的植物油模型用forcite模块进行几何优化，然后采用聚合物一致力场，选取npt系综，在298k温度下进行50ps的弛豫，使模型达到合理的稳定状态。
4.根据权利要求1所述的基于计算机模拟电力变压器中植物油抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤（2）中反应分子动力学模拟采用large-scale atomic/molecularmassively parallel simul...
【专利技术属性】
技术研发人员：田志强，孔非凡，王学磊，丛浩熹，于万利，王珍，
申请(专利权)人：山东沐荣生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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