平板电极下局部放电动态过程的数值模拟

摘要

研究局部放电的机理是实现高压电力设备放电检测、定位等一切工程应用的前提，也是实现高压设备绝缘老化诊断的重要基础。由于对绝缘老化过程中局部放电的特征变化及其物理机理还不是很清楚，很多局部放电试验现象依然无法从理论上得到解释，因此难以建立准确有效且可靠的绝缘诊断方法。因此，弄清局部放电的物理过程对于提高局部放电识别、定位的准确性和有效性，都有着非常重要的意义。
　　为了弄清局部放电的物理机制，本文基于电荷连续性方程建立了局部放电仿真模型。假定电荷在界面上沉积后静止，解决了仿真过程中以正离子迁移为主的阶段时间步长过小的问题，使得程序能够模拟放电起始到表面电荷沉积的整个局部放电阶段。
　　利用局部放电模型，得到了正负极性电压下局部放电过程中流注发展、熄灭和熄灭后的正离子迁移三个阶段中的体电荷、表面电荷、电场的时空变化特征；并分别对比了负极性与正极性电压下放电特征参数的异同。负极性放电中电子崩崩头电荷浓度要高于正极性放电，而两者的流注发展时间相同，负极性放电的放电熄灭时间较长。由于没有考虑电荷在界面上的运动，负极性放电后的表面电荷分布范围要小于正极性放电。
　　进一步研究了气体放电过程和表面电荷分布间的相互影响。通过调整过电压、气隙之间的高度等外界因素来使放电过程发生变化，进而研究其对表面电荷分布的影响。过电压、气隙高度增大时，表面电荷密度以及分布范围都会增大。表面电荷会改变气隙之间电场的分布，从而影响放电的过程。正极性表面电荷会减弱气隙加正极性电压下的气隙之间的电场，导致放电过程减弱。具体说来，正极性表面电荷密度增加时，流注发展速度、电子崩崩头电荷浓度、放电电流都会减小。而负极性表面电荷对正极性放电起着增强作用，负极性表面电荷密度增加时，流注发展速度、电子崩崩头电荷浓度、放电电流都会增大。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 局部放电仿真模拟的研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 基于电荷连续性方程的局部放电二维仿真模型

2.1 局部放电的物理过程

2.2 模型建立

2.3 算法实现

2.4 程序编写

2.5 本章小结

第3章 不同电压极性下的局部放电发展过程

3.1 正极性电压下的局部放电过程

3.2 负极性电压下的局部放电过程

3.3 正负极性放电过程的比较

3.4 本章小结

第4章 气体放电过程与表面电荷分布的相互影响

4.1 气体放电过程对表面电荷分布的影响

4.2 表面电荷分布对气体放电过程的影响

4.3 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献