基于FEM-FCT法的SF6-N2混合氣體流注電暈的仿真研究.pdf

1、我國(guó)能源資源分布和生產(chǎn)力發(fā)展不平衡的特點(diǎn)以及為滿足經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的需要，特高壓電網(wǎng)的建設(shè)非常必要且迫在眉睫。SF6作為一種優(yōu)良的絕緣與滅弧介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于各種氣體絕緣設(shè)備中，在1997年12月在日本通過(guò)的京都議定書中，被列為需全球管制使用的六種氣體之一。鑒于環(huán)保的要求，目前研究SF6/N2混合氣體的主要目的為降低SF6的排放，減少SF6對(duì)環(huán)境的影響。由于開(kāi)展研究工作時(shí)間較短，對(duì)于SF6/N2混合氣體的放電特性的了解還非常不夠。本文的主

2、要工作就是對(duì)氣體絕緣設(shè)備中可能存在的極不均勻場(chǎng)和稍不均勻場(chǎng)情況下，SF6/N2混合氣體這一目前最有可能替代SF6的氣體介質(zhì)的電暈放電過(guò)程進(jìn)行模擬，以加深理解該氣體介質(zhì)的放電機(jī)理，進(jìn)而為以該類氣體為絕緣介質(zhì)的電力設(shè)備的絕緣設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 本文采用二維流體力學(xué)模型，基于不固定網(wǎng)格剖分，利用有限元通量校正傳輸(FEM-FCT)法求解含電子、正離子、負(fù)離子的連續(xù)方程，并耦合泊松電場(chǎng)研究空間電荷對(duì)場(chǎng)域的畸變作用，采用有限元法求解

3、泊松方程。實(shí)現(xiàn)了棒-板間隙中和同軸間隙中不同外施電壓、不同SF6含量SF6/N2混合氣體二維流注電暈放電過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，同時(shí)考慮了帶電粒子及中性氣體分子的電離、吸附、復(fù)合、擴(kuò)散等過(guò)程，并且首次綜合考慮了適合SF6/N2混合氣體放電的陰極光致發(fā)射與空間光電離過(guò)程。
　　 通過(guò)對(duì)棒-板間隙中50％-50％SF6/N2和10％-90％SF6/N2混合氣體二維流注電暈放電過(guò)程進(jìn)行模擬，結(jié)果表明：流注電暈的形成加強(qiáng)了與陽(yáng)極極板間的場(chǎng)強(qiáng)，減

4、弱了與陰極棒頭的場(chǎng)強(qiáng)；流注電暈對(duì)外電場(chǎng)起到了均勻的作用；空間光電離的作用明顯強(qiáng)于陰極光致發(fā)射的作用；10％-90％SF6/N2混合氣體的絕緣性能較50％-50％SF6/N2混合氣體差；棒-板間隙外施加電壓增加時(shí)，流注電暈推進(jìn)速度加快，并且很快不穩(wěn)定。間隙距離不變，棒頭半徑變大時(shí)，流注電暈放電相對(duì)穩(wěn)定；棒頭半徑不變，間隙距離變小時(shí)，流注電暈放電不穩(wěn)定，放電會(huì)繼續(xù)向前發(fā)展。
　　 對(duì)比了同軸間隙中和棒-板間隙中流注電暈放電的特性，結(jié)