短間隙空氣絕緣電子崩過程數(shù)值模擬及實(shí)驗.pdf

1、電能是一種便于集中、傳輸、分散、控制和轉(zhuǎn)換成其他形式的能源，是現(xiàn)代文明社會的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)中的高壓輸電線路主要是依靠足夠的空氣間隙保持絕緣的，而變電站的開關(guān)設(shè)備也大都是氣體絕緣設(shè)備。氣體放電是研究帶電粒子在電場中運(yùn)動規(guī)律及應(yīng)用的學(xué)科。氣體放電機(jī)理的實(shí)驗研究和理論探討對認(rèn)識不同條件和不同電極系統(tǒng)下的氣體放電規(guī)律，以保證各種電力設(shè)備安全可靠運(yùn)行具有理論價值和實(shí)際意義。 在研究氣體放電現(xiàn)象的過程中，科學(xué)家進(jìn)行了大量的研究工作，

2、取得了豐碩的成果。但由于氣體放電過程涉及到物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同層次(包括電子、原子、分子和光子)，影響因素比較多，因而還沒有一個理想模型能夠?qū)Ψ烹娺^程進(jìn)行精確描述。根據(jù)湯遜電子碰撞電離理論，電子崩是氣體放電最基本的過程。該文在借鑒國內(nèi)外氣體放電理論和實(shí)驗成果的同時，從基本物理定律出發(fā)，遵循物質(zhì)運(yùn)動的普遍規(guī)律，以湯遜碰撞電離及流注理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用雷特－米克判據(jù)構(gòu)建了氣體絕緣短間隙電子崩發(fā)展過程的數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的計算機(jī)仿真方法。在板－板、尖－板、

3、尖－尖、球－球、球－板、以及尖－球電極系統(tǒng)中，對空氣進(jìn)行電子崩過程仿真計算，不僅考慮電子和正離子空間電荷場對電子崩發(fā)展的影響，同時，還充分考慮了帶電粒子在電場中的行為，包括電離、復(fù)合、漂移、擴(kuò)散和氣體分子密度等對電子崩過程的作用。仿真結(jié)果表明，空間電荷場對負(fù)針尖電極系統(tǒng)中電子崩過程的影響大于正針尖電極系統(tǒng)，其影響程度與氣體分子密度有關(guān)。對各種電極在不同壓力下進(jìn)行模擬實(shí)驗，實(shí)驗表明：通常情況下，給定間隙，氣體的起始放電電壓隨著壓力的增大而