(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111523532.X (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 国网天津市电力公司电力科 学研究 院 地址 300384 天津市西青区海 泰华科四路8 号 申请人 国网天津市电力公司 　 国家电网有限公司 (72)发明人 赵琦　李松原　贺春　陈荣　何金　 宋晓博　朱旭亮　邢向上　 (74)专利代理 机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209 代理人 王来佳 (51)Int.Cl. H02B 3/00(2006.01)H01B 19/00(2006.01) H01B 19/04(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) (54)发明名称 一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平 提升方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于绝缘隔板优化的开关 柜绝缘水平提升方法， 其特点是： 制作绝缘隔板 样片， 测量样片表面原子种类、 含量和化学键占 比， 建立隔板分子结构模型并进行优化， 计算隔 板样片分子的带隙宽度及电子亲和势， 在隔板分 子最优结构 模型中添加特定元素， 再次优化分子 结构模型， 构建宽散射截面和高逸出势垒的低二 次电子发射系数表面结构， 采用离子溅射、 真空 蒸镀和化学刻蚀处理， 进一步改性绝缘隔板。 本 发明设计合理， 其通过合理修饰隔板表面状态， 可提升开关柜在高温、 高湿、 凝露和污秽环境下 的绝缘水平， 为提高电力装备绝缘水平和运行可 靠性提供理论依据和实 践方法。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114204467 A 2022.03.18 CN 114204467 A 1.一种基于绝 缘隔板优化的开关柜绝 缘水平提升方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1、 制作绝 缘隔板样片， 对绝 缘隔板样片进行超声清洗， 吹干后放入真空箱中保存； 步骤2、 将绝缘隔板样片放入X射线光电子能谱仪中， 测量样片表面原子种类、 含量和化 学键占比， 建立隔板分子结构模型； 步骤3、 对步骤2建立的隔板分子结构模型进行几何优化， 通过数值比较得到势能面上 能量最小的点， 得到隔板分子最优结构模型； 步骤4、 对步骤3得到的隔板分子最优结构模型进行计算， 得到隔板样片分子的带隙宽 度， 并计算样片分子电子亲和势； 步骤5、 在步骤3得到的隔板分子最优结构模型中添加特定元素， 改变特定元素与氧原 子百分比， 再次优化分子结构模型， 使优化后的模型 具有最低势能； 步骤6、 对步骤5优化后的模型进行计算， 获得隔板样片分子的带隙宽度， 计算样片分子 电子亲和势， 得到原子种类、 含量和化学键占比对隔板分子带隙宽度和电子亲和势的影响 规律， 基于该规律通过磁控溅射技术对隔板样片进行理化改性， 构建宽散射截面和高逸出 势垒的低二次电子发射系数表面结构； 步骤7、 在低二次电子发射系数表面结构基础上， 采用离子溅射、 真空蒸镀和化学刻蚀 处理， 进一步优化绝缘隔板。 2.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述步骤1采用无水乙醇、 纯水和丙酮分别对绝缘隔板样片超声清洗5min； 采用氮气 吹干后， 放入真空箱中保存20mi n。 3.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述 步骤2使用分子动力学模拟软件Gaus sian建立隔板分子结构模型。 4.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述步骤2建立的隔板分子结构模型中原子种类、 含量和化学键占比与测量结果一 致， 同时原子排布以直线型、 芳香环型、 平面三角型、 三角锥型为主， 化学键包含单键、 双键 和三键类型。 5.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述步骤3采用分子动力学模拟软件Gaussian对隔板分子结构模 型进行几何优化， 优 化得到的隔板分子最优结构模型在三维空间中应具有最低势能， 该模型为直线型、 芳香环 型、 平面三角形或三角锥型 结构， 化学键包 含单键、 双键和三键类型。 6.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述步骤4采用分子动力学模拟软件Gaussian计算隔板样片分子的带隙宽度， 并采用 下式计算样片分子电子亲和势： EA＝EA‑EA‑ 其中， E为 最优结构模型 具有的势能， A为 最优结构模型， A ‑为负一价的A离子。 7.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述步骤5中添加的特定元素为氟、 碳或硅， 使得特定元素与氧原子百分比介于0 ‑ 55％之间； 再次优化的模 型以直线型、 芳香环型、 平 面三角型、 三角锥型结构为主， 化学键包 含单键、 双键和三键类型。 8.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114204467 A 2在于： 所述步骤6的具体实现方法为： 采用分子动力 学模拟软件Gaussian对步骤5优化后的 模型进行计算， 计算样片分子电子亲和势， 得到原子种类、 含量和化学键占比对隔板 分子带 隙宽度和电子亲和势的影响规律， 基于该规律通过磁控溅射技术对隔板样片进行理化改 性， 溅射过程中调控气体种类、 靶材类型、 功 率、 时间和气 压， 构建宽散射截面和高逸出势 垒 的低二次电子发射系数表面结构， 其中， 计算样片分子电子亲和势的公式为： EA＝EA‑EA‑ 其中， E为 最优结构模型 具有的势能， A为 最优结构模型， A ‑为负一价的A离子。 9.根据权利要求8所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述气体种类为F2/N2、 CF4/N2， 素数靶材种类为Si、 PTFE或石墨， 所述功率为50W ‑ 300W， 所述时间为3 0min‑240min， 所述气压为0.5Pa ‑3Pa。 10.根据权利要求1所述的一种基于绝缘隔板优化的开关柜绝缘水平提升方法， 其特征 在于： 所述步骤7在离子溅射、 真空蒸镀和化学刻蚀处理过程中， 调控功率、 时间、 气压及真 空度参数， 所述功率为20W ‑200W， 所述气压为0.5Pa ‑3Pa， 所述 时间为10min ‑60min， 所述真 空度为0.01Pa ‑0.5Pa。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114204467 A 3