摘要：现阶段，我国的经济发展的十分的迅速，科学技术的发展也有了很大的提高。在高电压绝缘领域应用分子模拟技术具有重大现实意义，且从整体角度分析，在当前分子模拟技术的快速发展下，涉及到的内容众多，具有代表性的有量子化学方法、反应分析动力学方法等等，其中从高压输变电装备绝缘特性角度出发，对分子模拟技术展开论述与研究，这样一来不仅可以揭示电绝缘微观物理与化学特性，解决电力装备绝缘劣化，还可为高电压的尤其运行起到保障。
关键词：分子模拟技术；高电压绝缘领域；应用浅析
引言
众所周知，电力的有效运行是推动社会发展的基础与保障，只有从根本上保证电力设备运行的有效与安全，才能真正实现我国电力系统的创新发展，然而从大局出发，因为受到诸多因素的影响，各类故障问题层出不穷，尤其是因为绝缘损坏导致，这样或多或少影响其整体发展，所以需从本质上改善其绝缘特性。
1分子模拟技术的基本概述
从理论上分析，分子模拟技术是建立在计算机技术之上的，其发展基础是量子力学与分子力学，至今发展近百年历程，并逐渐演变成为与实验方法同等重要的研究手段。其中应用计算机的计算功能与空间显示能力对分子的结构与行为进行模拟，分析材料的性质。在近几年的不断发展下，分子模拟技术研究发展的如火如荼，具有代表性的则是分子动力学、反应分子动力学等方法的出现，如果单纯的按照时间以及空间模拟尺度的不同，所涉及到的内容具有复杂性，为进一步探析其基本原理，可从图1加以研究。量子化学方法是将电子作为基本单元，对物质的结构进行计算，其计算具有准确性，不依赖各种实验数据，但是这种方法同样具有局限性，只能对几百个原子进行计算。原子模拟方法则是以原子作为单元，采取近似处理，利用分子动力学等模拟手段，制定模型对其物理化学性质进行预测，可有效模拟分子与本体的性质，能够在几万个原子中进行计算。反应分子动力学介于两者之间，是基于反应力场的一种方法，能够连接量子化学与原子模拟之间的桥梁，可对百万个原子计算。
2高电压绝缘领域中分子模拟技术的有效应用
2.1绝缘材料的物化特性
第一类特性则是油纸绝缘特性，根据笔者的调查分析以及相关文献综述得知，变压器绝缘出现故障是十分常见的，举例说明在局部发生过热现象，且还会散发出热量，对于这部分热量而言如果没有及时的加以处理，那么便会引发裂解现象，此外，变压器油裂解属于化学反应，包括电气、材料等多个学科，传统绝缘过热缺陷的宏观实验无法对裂解的过程进行分析，但是在此基础上应用分子模拟技术可以提高其精确度，并且也能够对较为复杂的微观机理进行深层次分析，进而得出其中的规律。有相关学者研究了在500k高温下结构行为的变化，其中在与传统纤维素的分析中得知，高温下的晶体结构具有一定的规律性。还有学者对绝缘纸热老化降解微观机理的研究中得出结论，纤维素单体与单体之间的糖苷键容易发生断裂，并且形成小分子链段，与此同时，温度的升高会导致纤维素体系的机械强度有所降低，无法发挥出作用与价值。在分子模拟下，可以从微观角度了解到油纸绝缘系统在变压器与绝缘纸之间的相互作用，这样能够应用试验与分析探究设备绝缘损坏所产生的原因，并为提出有效的防护方案奠定理论基础。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是从另外一个角度分析，在大多数研究中集中在热应力作用下微观物理与化学反应的过程，并没有对电热耦合的作用加以研究，没有分析其运行环境，所以笔者认为在后续的发展中需要多角度的进行考虑，利用分子模拟方法还原实际的运行环境，为电力工程的发展提供可靠的结论与意见。第二类是高分子固体绝缘的特性。就目前而言，科技得到创新发展，且高压输变电已经逐渐朝着智能化方向发展，其中在电力装备的内外绝缘中高分子聚合物得到广泛的应用，其中对于高分子聚合物电介质而言则需要将其绝缘劣化机理加以分析。在所涉及到的应用反应分子动力学方面，主要的原理是温度不同，羟自由基的数量也不同，与其它物质会产生不特定的关系，甚至还会进一步促使焦化反应的发生。有学者在研究中针对原子氧攻击作用下聚偏氟乙烯侵蚀行为，通过仿真与模型的方式，对反应过程的温度变化、质量损失等进行跟踪反应，并且探究出其化学反应，并通过数据证明偏氟乙烯抵御高能粒子的能力比较弱，需要对其性能加以改善，以此提高其基本性能。从其它层次分析，环氧树脂是当前应用比较广泛的高分子固体绝缘材料，具有比较特殊的温度、电场以及机械，深受人们的喜爱与研究，应用反应分子动力学的方式能够将环氧树脂的机械应力过程加以模拟，探究其机械而对刚度与强度，并且构建出一定的对应关系。从其它层次分析，加强对分子模拟的有效应用， 可以针对高分子化合物所存在的裂解现象进行全面研究，且还需要对化学键的生成以及断裂现象进行了解，很多情况下，因为受到主客观因素的影响，其利用分子模拟可以进一步为输变电装备绝缘破坏机理进行整合，有所熟知。还有一点是集中在聚合物模型化方面，在整个运行之中容易发生侵蚀的现象，进而演变成不同的化学反应。当然从整体上而言，在本文中所探究的问题无论是空间还是时间尺度均比较大，单纯的利用分子模拟技术是远远不够的，对此笔者认为需要做到与时俱进，跟随时代发展的要求，可以利用仿真，这样才能实现分子微观结构的有效关联，对提高研究质量与效率意义重大。
2.2材料电学的特征
就目前而言，有非常多的学者纷纷应用量子力学的方式对材料的极化过程进行计算，且根据研究得知辅助因素的存在，分子动力学仿真可以保持一定的精确度。除此之外，为进一步研究极化效应，有学者通过构建模型的方式对液体电介质进行分子仿真，并认为在大凝聚相系统中，模型的偶极矩会促使二聚体的束缚有所影响，可以提高其性能。在近几年的不断发展下，我国众多优秀学者也对其展开了分析，其中成永红在他人文献资料的基础上，主要将分子动力学作为其基础，并且在缺陷条件下对介电性能展开论述，经过实验得知，无论在什么状态下，介电的常数以及聚乙烯的松弛时间是呈现正比的，甚至还会形成一定的规律，即聚乙烯的深度越大，那么介电的常数则会越大，甚至在其它因素的影响下会形成效应。与此同时，在对电学特性进行探析的过程之中，可以得知绝缘材料的应用下会形成一种特殊的属性，且这些结论具有真实性。
结语
从某个角度分析，与传统物理化学学科相似，在运行环境与工作条件的变化下，传统高电压绝缘领域会受到多方面因素所带来的局限，因此需要紧密结合时代发展的要求，利用计算机进行辅助计算，这样不仅可以拓宽学科发展的基本内涵，并且应用分子模拟技术还可以做好仿真研究，将重点集中在材料物化与电学特性等方法。
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论文作者:邢新良
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
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