沿面放电的非平衡态等离子体模型及放电阶段转化

摘要

快速机械开关已经成为混合式高压直流断路器的核心之一,然而快速开断大电流时可能面临断口绝缘失效问题,研究表明表面电荷是影响绝缘失效的重要因素,但目前对表面电荷的产生、迁移和积聚规律还不够明确.因此本文建立沿面放电的非平衡态等离子体模型,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.研究结果发现放电过程中电子温度与电场强度的变化规律一致,绝缘板表面主要积聚的电荷极性与外加电压一致.随着放电发展,压指型电极结构的弱垂直分量电场被改变,最终阳极侧会出现强垂直分量电场.根据传导电流密度可判断沿面放电的发展阶段,其中电晕放电电流仅在两端电极处有非零值,流注放电电流存在部分非零值,火花放电电流在整个介质表面都是非零值.