【精彩论文】SF6/N2流注放电仿真及协同效应研究

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摘要：建立反映气体放电过程中粒子运动特性的二维流体模型，采用有限元和通量校正传输法对该模型进行数值求解，计算了50%SF₆+50%N₂在均匀电场下的放电规律，模拟了流注发展过程中粒子密度的分布情况，分析放电过程中带电粒子对均匀电场的影响。搭建气体放电实验平台，测量平板电极下绝缘间隙5 mm时SF₆/N₂混合气体的击穿电压，将SF₆/N₂击穿电压的实测值与折算值进行对比，研究不同混合比、气体压强对SF₆/N₂协同效应的影响。结果表明：随着流注向阳极运动，放电间隙内的电子数密度不断增大；在放电初始阶段，空间电荷对电场的影响很小，随着电荷数量不断增加，空间电场产生明显畸变现象。SF₆/N₂混合气体击穿电压的实验测量值大于折算值，且SF₆含量越高，实测值和折算值越接近。可以看出，SF₆/N₂的协同效应在含有少量SF₆时较明显，而当SF₆含量较高时，混合气体的协同效应减弱。
结论：本文对均匀电场下SF₆/N₂混合气体流注发展过程中粒子密度的分布情况进行模拟，分析了放电过程中带电粒子对均匀电场的影响。开展SF₆/N₂绝缘强度的实验研究，分析气体压强、混合比对SF₆/N₂协同效应的影响。研究结果表明：

（1）在流注发展过程中，电子数密度快速增长，由初始时刻10⁵/m³数量级到放电5.5 ns时的10¹⁵/m³数量级，电子向阳极移动的同时还向周围漂移扩散，流注由阴极到阳极的平均运动速度为0.63 mm/ns。

（2）未形成流注时，由于空间电荷密度不高，其产生的附加电场对原电场几乎无影响，随着电荷量不断增加，空间电场产生明显畸变现象。放电6.5 ns时，电场强度的最大值达到9.2×10⁷ V/m。

（3）SF₆/N₂击穿电压的实验测量值大于折算值，且SF₆含量越高，实测值和折算值越接近。在混合比为20%∶80%的SF₆/N₂中，0.35 MPa下击穿电压的实测值是折算值的1.28倍。在混合比为80%∶20%的SF₆/N₂中，0.35 MPa下的实测值仅为折算值的1.09倍。可以看出，SF₆/N₂的协同效应在含有少量SF₆时较明显，而当SF₆含量较高时，混合气体的协同效应减弱。

引文信息

李学斌, 鲁旭臣, 李斌, 等. SF₆/N₂流注放电仿真及协同效应研究[J]. 中国电力, 2019, 52(3): 102-108.LI Xuebin, LU Xuchen, LI Bin, et al. Research on streamer discharge simulation and synergistic effects of SF₆/N₂[J]. Electric Power, 2019, 52(3): 102-108. 

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编辑：杨彪

审核：蒋东方

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