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電力變壓器內部主要采用油紙組合的絕緣方式，絕緣紙性能的好壞直接決定變壓器的運行壽命。在變壓器運行條件下容易受到電、熱等諸多因素作用而發(fā)生纖維素鏈斷裂，從而導致絕緣紙的降解老化。水分對絕緣紙的老化存在加速作用。

　　分子模擬技術作為區(qū)別于實驗和理論的第3種研究方法，可以在分子層次上研究實驗不能觀測到的現象及微觀物理過程，并已經在化工、能源和制藥等領域取得了巨大成功。將分子模擬技術應用于變壓器運行溫度下絕緣紙纖維素的研究，探索水分對絕緣紙纖維素機械性能、氫鍵和Mulliken布居數的影響，為進一步研究絕緣紙纖維素的老化機理奠定了基礎。

　　模型的搭建均采用由Theodorou提出的無定形高聚物構建方法，運用Materals Studio 4.0程序包Amorphous Cell模塊，無定形晶胞中包含1條含有20個纖維二糖單元的纖維素鏈，并加入質量分數為5%的水分，水分子數目約為20。

　　先在NVT(canonical ensemble)系統(tǒng)下對初始模型進行動力學馳豫，采用每隔200K，從1000K降溫到400K再升溫到1000K的循環(huán)退火處理。退火處理后選擇變壓器正常運行溫度343K下，對纖維素模型在NPT(constant-pressure，constant temperature)和NVT系統(tǒng)下進行MD模擬。在動力學馳豫后，模型內部應力減小，體系內空穴分布接近于真實材料，達到了熱力學平衡狀態(tài)。

　　纖維素內部的氫鍵網絡是衡量纖維素絕緣紙機械強度的一個重要指標，纖維素內部氫鍵的變化不但直接影響絕緣紙的機械性能，還對絕緣紙的抗老化性能產生深刻影響。

　　在實際變壓器運行環(huán)境中，水分并不會使導致吡喃環(huán)開環(huán)的化學鍵類型發(fā)生改變，水分主要對吡喃環(huán)上C-O鍵的化學鍵強度產生較大作用，進而影響吡喃環(huán)的開環(huán)難易程度。

　　高分子纖維素由纖維素單體通過糖苷鍵連接而成，糖苷鍵的斷裂將直接導致絕緣紙纖維素鏈聚合度的降低。水分子與纖維素鏈上的羥基產生新的氫鍵作用后，相應化學鍵(O-H或C-O鍵)的強度將被削弱。

　　結論

　　(1)隨著水分質量分數的增加，楊氏模量將降低，即絕緣紙纖維素的拉伸強度減弱、可塑性增強、延展性增強；

　　(2)水分子的加入使得纖維素分子內氫鍵和分子間氫鍵組成的原氫鍵網絡破壞，從而影響絕緣紙纖維素的機械性能。

　　(3)水分會導致纖維素糖苷鍵化學強度降低，從而促進糖苷鍵斷裂。