短間隙SF6、N2及其混合氣體放電過(guò)程分析.pdf

1、目前，氣體作為絕緣介質(zhì)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，同時(shí)SF6因其具有較高的介電強(qiáng)度、優(yōu)良的滅弧性、良好的冷卻性，被廣泛應(yīng)用于氣體絕緣設(shè)備，但是卻不能忽視它對(duì)環(huán)境的污染。因此現(xiàn)在急需找到可以替代其絕緣功能的氣體，SF6/N2混合氣體作為目前為止發(fā)現(xiàn)的最適合的替代品，獲得了越來(lái)越多的應(yīng)用和關(guān)注。
　　 本文采用二維流體模型對(duì)SF6、N2及SF6/N2混合氣體的放電過(guò)程進(jìn)行數(shù)值分析。其中N2流體模型是非電負(fù)性流體模型，由電子、正離子連

2、續(xù)性方程和耦合泊松方程構(gòu)成，SF6及SF6/N2混合氣體流體模型均采用電負(fù)性流體模型，由電子、正離子和負(fù)離子連續(xù)性方程耦合泊松方程構(gòu)成。模型中包括了碰撞電離、擴(kuò)散、符合、吸附和光致電離等過(guò)程，并針對(duì)三維光致電離模型給出了化簡(jiǎn)方法。通過(guò)FCT法和超松弛迭代方法分別對(duì)粒子連續(xù)方程和泊松方程進(jìn)行求解，本文完成相同壓強(qiáng)和濕度下N2、50％-50％SF6/N2混合氣體和SF6氣體的放電過(guò)程數(shù)值模擬。結(jié)果表明短間隙氣體放電可以分為三個(gè)階段:電子崩階

3、段、電子崩轉(zhuǎn)入流注階段以及流注放電階段;光致電離過(guò)程的作用在流注階段才能顯現(xiàn)，提供了大量的二次電子、加速了流注放電過(guò)程;相同條件下50％-50％SF6/N2混合氣體比SF6氣體更容易被擊穿，但是擊穿電壓與純凈SF6擊穿電壓相比只下降10％左右，遠(yuǎn)大于純凈N2的擊穿電壓，而且通過(guò)增加壓強(qiáng)可以彌補(bǔ)這一不足。
　　 模擬結(jié)果可以觀察到各個(gè)時(shí)刻的空間帶電粒子和電場(chǎng)的分布變化情況，能夠更清楚的認(rèn)識(shí)各個(gè)物理過(guò)程對(duì)整體放電的不同作用，可以得到