量子化学计算在高压直流绝缘领域中的应用进展

输电电压等级和容量的进一步提高以及全球能源互联网的发展,对输变电设备集成度和可靠性提出了巨大的挑战,迫切需要解决绝缘介质介电行为、失效规律以及新型绝缘材料选型等相关问题.量子化学计算方法以电子为研究对象,可通过计算得到绝缘介质的能带结构、陷阱分布和各种相关的理化参数,极大丰富了电介质理论体系.文中首先介绍量子化学计算与密度泛函理论,从搭建聚合物、小分子以及功能纳米材料的计算模型入手,总结了不同绝缘材料电荷行为与绝缘劣化老化过程.此外,为解决电力设备大功率和集成化需求,文中综述了利用量子化学计算方法提升复合材料配方、设计新型高分子结构、优选纳米掺杂等相关研究.量子化学计算方法作为“计算高电压工程学”体系重要组成部分,为更好理解绝缘介电行为、掌握绝缘失效机理和开发新型直流绝缘材料提供了有效手段,为“计算高压工程学”发展提供了科学支撑.