窄间隙SF6/N2放电过程粒子动力学行为

摘要

SF6优异的物理和化学性能,已经成为电力行业广泛使用的绝缘介质。SF6及其混合气体的深入研究可以为进一步拓宽应用领域,开发新型气体电介质提供理论依据和技术支持。
　　 本文对SF6/N2及其混合气体的放电过程进行数值分析,采用粒子连续性方程,并耦合泊松构建了SF6/N2及其混合气体放电过程的流体模型,其中N2流体模型由电子、正离子连续性方程耦合泊松方程够成,SF6及N2/SF6混合气体流体模型由电子、正离子和负离子连续性方程耦合泊松方程够成,使用有限元法对其进行求解。模拟过程考虑了带电粒子及中性气体分子的电离、吸附、复合以及扩散等过程。
　　 本文对相同条件下N2、10％-90％SF6/N2、30％-70％SF6/N2、50％-50％SF6/N2和SF6气体的放电过程进行了数值模拟。并对模拟结果作了比较和分析,结果表明气体放电过程包含三个阶段,分别为电子崩阶段、电子崩转入流注阶段以及流注放电阶段；SF6含量低的混合气体比SF6含量高的混合气体更容易被击穿。
　　 另外,本文还分析研究了不同初始种子电子的位置、数量对放电过程的影响。
　　 本文的研究结果有助于认识和理解SF6/N2及其混合气体放电机理,不但清晰的描述了不同初始种子电子对放电过程的影响,而且使得放电过程各种带电粒子动力学行为以及等离子体通道内部电场的分布可视化,为进一步深入研究开发新型绝缘气体介质奠定基础。