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开关柜在投运后初期运行情况是正常良好的，然而随着运行时间的增长，开关柜内部会形成各种绝缘缺陷，在间断性或者持续性高电压作用下，绝缘缺陷会不断地发展和加剧，达到一定程度后即会产生局部放电（Partial Discharge，PD）。当开关柜内部出现PD时，可能会导致空气放电分解，生成O3、NO、NO2、N2O等气体，开关柜中固体绝缘介质（如聚烯烃、硅橡胶、环氧树脂等）受损后，也会发生劣化分解过程，产生CO、CO2等特征气体。气体产物中的NO2等气体溶于水之后会生成强酸性的HNO3，而HNO3对气体绝缘设备中的金属和绝缘材料俊具有腐蚀作用，长此以往即会对设备绝缘性能产生严重影响，严重时还会导致开关柜发生突发性绝缘故障。 现有研究表明，空气开关柜的绝缘缺陷严重程度和类型会对空气放电分解组分及浓度等产生很大的影响。因此，通过建立空气放电分解特征气体组含量及产气速率与故障类型、严重程度之间的对应关系，可以为判断开关柜内部绝缘状态及发展趋势提供依据，从而杜绝由开关柜早期绝缘缺陷所引起的突发性故障，为判断其安全运行状态和寿命评估打下基础。 本文模拟了开关柜的几种典型的缺陷模型，主要针对针-板缺陷，通过改变外加电压以及空气湿度来调节空气PD的强度，在分析其对空气分解组分影响的基础上，找出组分含量、产气速率和含量比值与每秒平均放电量QSEC的关联特性。研究发现，在针-板缺陷中，CO和NO2含量均随着放电量的增加有较为明显的增长，适合作为关联放电量的特征组分;空气湿度对CO和NO2的含量有明显的影响，CO与空气湿度呈现增长趋势而NO2与空气湿度呈现负增长趋势;针-板缺陷下，CO和NO2的含量及产气均方速率均随QSEC的增加呈现“线性—饱和”关系，放电时间小于12h时，为线性增长关系，大于12h时，增长呈现饱和增长趋势。 本文又以Materials Studio的Dmol3量子化学模块为研究平台，建立了分子模型，并根据给出的各分解产物主要化学反应，计算了化学反应的反应热及反应势垒。仿真表明:高能电子轰击O2、N2、H2O形成O、N、OH等自由基;形成的自由基继续参与反应形成CO、O3、NO、NO2等产物;由于O3、NO分子性质活跃而被反应消耗，最终在空气中形成具有稳定浓度的空气分解组分分别为CO、NO2。