O2和温度对C4F7N/CO2混合气体热分解影响机理研究

作     者：叶凡超 湛奡 田双双 李祎 肖淞 张晓星 

作者机构：湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心 武汉大学电气与自动化学院 

出 版 物：《绝缘材料》 (Insulating Materials)

年 卷 期：2025年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52407170) 湖北省自然科学基金资助项目(2024AFB306) 

主　　题：C F N/CO /O 混合气体 ReaxFF反应分子动力学 热分解机理 混合气体配比 

摘      要：C4F7N/CO2/O2混合气体是目前具有潜力的可替代SF6的环保型气体绝缘介质之一。目前针对外加缓冲气体O2及其含量变化对C4F7N/CO2/O2分解特性的影响机理研究较少。本文基于ReaxFF反应分子动力学方法，通过构建C4F7N/CO2/O2混合气体反应体系模型，开展了不同O2体积分数和温度下C4F7N混合气体的热分解过程模拟，分析了其可能的反应路径、产物分布特性等。结果表明：当模拟温度大于2 600 K时，C4F7N的初始分解时间显著减少，分解粒子的生成速率加快；C4F7N/CO2/O2混合气体热分解主要生成CF3、CF2、CF、F、C2F5和CN等粒子，CF2和CN两种粒子的生成量最高，其次是CF3和F。尽管C4F7N/CO2混合气体中加入O2会使C4F7N的初始分解时间缩短，但是可以有效减少C4F7N的分解量和大部分粒子的生成量，尤其在O2体积分数为6%时，C4F7N分解量最少。当O2体积分数为0%～4%时反应体系中主要分解反应的反应速率减小，而O2体积分数大于8%时反应速率增大。相关结论为C4F7N/CO2/O2的应用配比优化及其设备运维诊断提供了理论基础。