本发明涉及电气绝缘介质领域，尤其涉及一种高绝缘强度二元混合气体设计方法。
背景技术：
1、传统设计高绝缘强度混合气体的方法有两种，一种是利用试验的方法找出高绝缘强度的混合气体，该方法的优点是可以确定任意气体的耐电强度，缺点是需要进行大量且盲目的试验，投入大量的人力、物力；另一种方法是利用气体的碰撞截面作为已知量，通过求解两项近似玻尔兹曼方程得到气体的绝缘强度。此方法的缺点是测量粒子的碰撞截面往往需要通过大量的试验后统计得到，获取困难，目前数据库中粒子的碰撞截面数据较少，仅包含常用的气体，使预测范围大为受限。
2、研究发现气体绝缘介质的介电强度受分子体积的影响，分子体积越大，电子的自由行程越小，电子在外电场下获得动能越少，不利于电子崩的发展，致使气体介电强度越高，而分子之间存在多种弱于一般化学键的相互作用，此类作用统称为弱相互作用，弱相互作用越强，两种分子间的联系越紧密，容易形成大体积团簇，使混合气体的绝缘强度得到额外的提升，混合气体会呈现协同效应，混合气体的协同效应指两种气体混合后的绝缘强度会偏离两种混合气体组分绝缘强度的加权值，基于已知的两种气体的绝缘强度，根据协同效应的强弱可以预测混合气体的绝缘强度。基于此，提出一种高绝缘强度的二元混合气体设计方法，相较于上述两种传统方法，本方法仅通过简单计算便可实现高绝缘强度的二元混合气体的设计，具有简单、快速、经济的优点。
技术实现思路
1、本申请的目的是提出一种高绝缘强度二元混合气体的设计方法，为实现上述目的，本发明基于密度泛函理论提出一种计算方法，现结合附图1流程图进行说明，方法步骤如下：
2、1）在气体绝缘介质中选取两种不同气体；
3、选取的气体应具有高绝缘强度、低沸点、强散热能力、不与电极材料发生反应、零臭氧耗损潜值以及对人体无害的特点。
4、2）计算各组分分子等值面为0.001a.u的静电势分布并分析静电势的极值点；
5、将极值点作为两分子结合的位点。
6、3）根据静电势中极值点分布，确定复合物的构型种类并计算不同构型下两分子间的相互作用能；
7、将一种分子的静电势极大值与另一种分子的静电势极小值结合形成复合物，复合物的构型种类根据极大值与极小值的数目确定。计算不同构型下两分子间的相互作用能，分子间的相互作用能δ e inter计算公式如下：
8、
9、式中， e是a分子和b分子相互作用形成的复合物的总能量； e a是a分子的总能量； e b是b分子的总能量； e bsse是基组重叠误差。
10、4）计算各复合物构型占全部复合物的比例和混合气体绝缘强度参数 s；
11、空间中两分子结合的难易程度取决于结合后释放的能量，复合物的构型分布服从玻尔兹曼统计规律：
12、
13、式中， n是对应构型下的复合物粒子数目， t是温度，r是理想气体常数。
14、复合物构型 i在全部复合物中占比为：
15、
16、为了减少计算误差，将上式中的复合物总能量 e等效为不同复合物构型相对能量最低复合物构型之间复合物总能量的差值，经等效替换后得到下式：
17、
18、式中，δ e i是复合物构型i与最低能量复合物构型的能量差值。
19、混合气体分子间的相互作用能越强，越有可能形成大体积团簇，使混合气体协同效应越强，但复合物各个构型中两分子结合位点不同，产生的弱相互作用强度也不同，因此将每种构型的相互作用能按复合物构型在空间中的占比加权处理，得到混合气体弱相互作用的整体特性，所得到的混合气体绝缘强度参数 s作为判断混合气体协同性强度的依据，计算公式如下：
20、
21、本发明的有益效果是：基于此方法在已知两种单一气体的绝缘强度下，通过计算任意二元混合气体的参数可以判断混合气体的协同效应强度，通过设计出混合气体绝缘强度参数 s值大的混合气体可以设计出绝缘强度高的气体，该方法施行简单、效率高，大大缩短了人工和材料成本。
1.一种高绝缘强度混合气体设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高绝缘强度混合气体设计方法，其特征在于：在步骤1)中气体电介质具有高绝缘强度、低沸点、强散热能力、不与电极材料发生反应、零臭氧耗损潜值以及对人体无害的特点。
3.根据权利要求1所述的高绝缘强度混合气体设计方法，其特征在于：在步骤2)中分子等值面为0.001a.u，分析静电势极值点的作用是确定两分子的结合位点。
4.根据权利要求1所述的高绝缘强度混合气体设计方法，其特征在于：在步骤3)中所述复合物构型是两种分子静电势的极大值点与极小值点结合优化至稳定状态的产物。
5.根据权利要求1所述的高绝缘强度混合气体设计方法，其特征在于：在步骤3)中所述相互作用能计算公式为下式所示：
6.根据权利要求1所述的高绝缘强度混合气体设计方法，其特征在于：在步骤4)中所述复合物构型i在全部复合物中占比为：
7.根据权利要求1所述的高绝缘强度混合气体设计方法，其特征在于：在步骤4)中，混合气体绝缘强度参数s的计算公式如下：
