C₅F₁₀O因其優(yōu)異的絕緣性能和極低的全球變暖潛能,在中低壓氣體絕緣封閉開關(guān)設(shè)備中具有替代SF₆氣體的潛力。在設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部過熱故障的情況下,C₅F₁₀O分解后是否能夠自我復原是決定其應(yīng)用前景的重要因素之一,而目前有關(guān)C₅F₁₀O氣體故障分解后的復原情況的研究還較少。聚焦C₅F₁₀O氣體過熱分解后的復原特性,在已有的氣體絕緣介質(zhì)局部過熱分解實驗系統(tǒng)上初步進行C₅F₁₀O的復原實驗,實驗結(jié)果表明在400℃～475℃的溫度范圍內(nèi),C₅F₁₀O過熱分解后具有一定的自還原能力;利用密度泛函理論中的Hybrid:B3LYP方法對C₅F₁₀O和主要分解產(chǎn)物進行了分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化,詳細研究了CF₃CFCOCF₃—、CF₃

【文章來源】：中國電機工程學報. 2020,40(21)北大核心

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主要中間產(chǎn)物TS2TS3TS4

7126中國電機工程學報第40卷TR1TR2TR3TR4TR5TR6TS1TS2TS3TS4TS5TS6TB1圖5主要中間產(chǎn)物及過渡態(tài)的結(jié)構(gòu)式Fig.5StructuralformulasofmainintermediateproductsandtransitionstationsC5F10OCF3CFCOCF3—F1C5F10OCF3—R1TR1TR2CF3—R2CF3—R3TR3CF3—R4R5TS1R8R9CF3—R6R7(CF3)2CFCO—F2R10CF3—TR5TR4R11R12R13R14F—TR6R15F—TS2TS3R16R17TS4R18CF3—R19R20R22CF3—+F—R21CF3—F3C3F6TB1TS5TS6OR23R24R25R26CF3—F—C2F4OR27CF3CFCO—F4圖6C5F10O過熱分解后復原的可能路徑Fig.6PossiblepathofrecoveryaftersuperheatingdecompositionofC5F10O(CF3)2CFCO—是可能參與C5F10O復原反應(yīng)的主要反應(yīng)物。隨著系統(tǒng)溫度的升高，CF3CFCOCF3—自由基與(CF3)2CFCO—自由基中的C—C鍵和C—F鍵會發(fā)生進一步斷裂，產(chǎn)生如F2C—C(=O)CF22和F3C—C—CF32等分子體量更小的碳氟化合物自由基和游離的氟原子，這些自由基與C5F10O分子體量相差較大，不易通過分子間的自由碰撞復原為C5F10O。同時，系統(tǒng)內(nèi)的C5F10O分子在吸收外界能量時會分解生成CF3—等摩爾分子質(zhì)量更小且不斷向四周運動的自由基，并進一步生成較為穩(wěn)定的C2F6、C3F8等化合物。由于系統(tǒng)溫度的升高會使C5F10O過

是一種有效的技術(shù)手段。為此，本文利用密度泛函中的Hybrid:B3LYP方法對C5F10O分子、C3F6分子和CF3CFCOCF3—、(CF3)2CFCOCF2—和CF3—自由基進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，尋找到了其在自然狀態(tài)下的能量最低且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的最優(yōu)點，所得結(jié)構(gòu)如圖4所示，為C5F10O及其熱解產(chǎn)物在不同溫度下的復原反應(yīng)分子動力學仿真模型的構(gòu)建奠定了基矗(a)CF3CFCOCF3—(b)(CF3)2CFCOCF2—(c)CF3—(d)C5F10O(e)C3F6圖4C5F10O及主要中間產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)Fig.4MolecularstructureofC5F10Oandmainintermediateproducts2.1C5F10O過熱分解后可能的復原反應(yīng)路徑分析圖5是在C5F10O過熱分解與復原這一過程中生成的主要中間產(chǎn)物和過渡態(tài)的結(jié)構(gòu)式，其中黑色“”和紅色“”分別為C原子和O原子攜帶的未成鍵的孤對電子，“▲”表示化學鍵方向指向紙面外。圖6是C5F10O過熱分解的主要路徑及其分解產(chǎn)物復原為C5F10O的部分可能路徑，圖中的分解反應(yīng)及其中間產(chǎn)物和過渡態(tài)參考了文獻[30-31]。從圖4和圖6可以看出，C5F10O分子主鏈上的C—C鍵發(fā)生斷裂后，可通過反應(yīng)F1—F4生成CF3CFCOCF3—、(CF3)2CFCO—、CF3CFCO—、CF3—等自由基，其中CF3CFCOCF3—、CF3—、

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本文編號：2980979