均匀电场下SF6气体击穿电压的数值计算及光谱实验研究

摘要：

根据流注理论建立反映SF6气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法(finite element method,FEM)与通量校正传输法(flux corrected transport,FCT)相结合,通过循环迭代求解气体的放电过程,得到其击穿电压及空间电子数密度分布.为了证明上述方法的正确性,以均匀电场中气体间隙5mm为例进行数值计算,并通过搭建气体放电光谱实验平台,测量其击穿电压以及导电通道内的等离子体谱线信息,采用Stark展宽法及光强比值法对谱线进行分析,得到电子数密度等参量.在此基础上,分析气体压强对击穿电压及等离子体导电通道内电子温度、电子数密度的影响,建立宏观参量与微观参量的对应关系.研究结果表明:当气压为0.1-0.4 MPa时,SF6的击穿电压与压强基本呈线性关系,计算结果与实验值随气压的变化趋势一致,但存在一定误差,最大误差为15.51％.电子温度随气压的升高而逐渐下降,0.4 MPa时降低到3.68×104K.等离子体导电通道形成时,空间电子数密度分布均匀,计算得到的平均值与实测数据均随压强的升高而增大,其最大误差为17.02％.所得的实验数据能够在一定程度上验证计算方法的正确性.

关键词：流注理论、气体放电、击穿电压、SF6、有限元法、通量校正传输法

所属期刊栏目：36

分类号：TM85(高电压技术)

资助基金：国家自然科学基金项目51277123.Project Supported by National Natural Science Foundation of China 51277123.

在线出版日期：2016-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：301-309