大气压氩气射流等离子体放电发展速度研究

利用交流空心针-板放电装置,在大气压环境中产生了两种不同极性的氩射流等离子体,利用放电产生的等离子体发光信号,研究了两种等离子的形貌和放电的发展速度。利用高速相机拍摄了两次放电的形貌,发现正半周放电长度约为0.8 cm,负半周放电长度约为1.6 cm。然后利用两个光电倍增管配合,分别测量了正负半周放电的发展速度,正半周放电发展速度为(3.1±0.2)×106cm/s,负半周放电发展速度为(2.2±0.1)×107cm/s,而且两次放电的发展方向相同。通过对电子激发温度空间分布的分析,发现电场是影响等离子发展速度的重要因素。

沿绝缘介质表面的气体放电等离子体模型

高压直流断路器的断口沿面绝缘性能失效已经成为阻碍直流开断技术发展的主要难点之一,而目前对沿面放电的动态发展规律和放电模型研究还很不完善。该文基于二维自洽流体模拟,建立了N_2/O_2等离子体沿面放电模型,考虑带电粒子的连续性方程和电子能量平衡方程,并耦合泊松方程求解。研究结果发现平板电极中放电由两端向中间发展,累积的表面电荷极性与外加电压一致。根据放电电流波形可判断沿面放电的发展阶段,其中电晕放电阶段电流幅值小且稳定,流注放电阶段电流有小幅波动,火花放电阶段出现电流激增。沿面放电发生在绝缘柱表面的薄层中,其中正、负空间电荷混合存在。并从沿面放电发展速度和表面电荷密度分布两方面验证了该等离子体模型的正确性。

麻风树油在极不均匀场中的雷电冲击放电现象

文章利用针-板电极产生的极不均匀场强,对非来源于食物的麻风树植物油和矿物绝缘油在极不均匀场中雷电冲击电压作用下的放电现象进行了研究。研究结果显示,在具有相同峰值的极不均匀正、负雷电冲击电压作用下,麻风树油中的放电形状、放电长度、放电量和放电发展速度均优于或等同于矿物绝缘油,这说明麻风树油可替代矿物绝缘油用于高电压设备的绝缘保护。

脉冲电应力下空气-聚酰亚胺绝缘沿面放电过程数值模拟

沿面放电是导致高频电力变压器气-固绝缘系统失效的主要原因之一。为研究空气-聚酰亚胺界面放电发展过程,该文基于流体动力学理论,通过对粒子输运方程、泊松方程和等离子化学反应的耦合表征,并充分考虑带电粒子在绝缘介质表面的反应过程和累积条件,建立了负极性脉冲电应力下空气-聚酰亚胺沿面放电等离子体模型。模型采用简化反应集定义空气放电涉及的粒子反应,模型复杂程度大幅降低。为避免求解过程中粒子密度出现负值,采用对数形式有限元法求解所建模型,实现了针-棒电极结构下1cm间隙沿面放电发展过程的动态模拟,得到了放电过程中带电粒子密度、表面电荷密度及电场分布等参量的时空演化规律,并通过实验从放电发展形态和表面电荷累积两方面验证了模型可靠性。基于该仿真模型,进一步探究了沿面放电的影响因素,结果表明,沿面放电平均传播速度与温度正相关,与气压负相关;界面二次电子发射系数越大,放电发展越迅速,表面电荷积聚越严重。

不同类型避雷针雷击接闪效能差异的实验评价方法

探讨一种直观、易于理解且反映雷击放电机理的实验方法,以评价不同类型避雷针的雷击接闪效能差异,对雷电防护领域形成共识显得尤为重要。为此,论文首先分析了雷电环境下地面目标物上避雷针的雷击接闪过程,指出不同类型避雷针接闪效能的差异主要体现在对迎面放电过程的影响上;接着,提出了如下实验评价方法:采用针-板间隙的放电实验布置,对4 m及以上间隙施加1.2/50μs标准雷电波模拟迎面流注放电过程,对6 m及以上间隙施加250/2500μs标准操作波模拟迎面先导放电过程;然后,通过比较非传统避雷针与传统避雷针的放电起始时刻与平均发展速度2个指标,以评价不同类型针的接闪效能差异;最后,利用所提方法对典型提前放电(early streamer emission,ESE)非传统避雷针与传统避雷针开展了接闪效能差异的评价实验。实验结果表明:ESE针与传统避雷针的评价指标基本一致,不具备研发商所宣称的引雷增效作用。