本文關(guān)鍵詞： 放電電流測量 空間瞬態(tài)電場測量 正極性流注放電 放電特性 流注分支 空間電荷量　出處：《華中科技大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：長空氣間隙放電特性是輸電線路外絕緣和防雷設(shè)計的基礎(chǔ)。長空氣間隙放電試驗(yàn)由于其放電分散性大、電磁環(huán)境復(fù)雜和試驗(yàn)成本高,一直以來都缺少對其放電過程特征參數(shù)的精確測量,對其放電特性的研究也不夠深入。隨著光電信息技術(shù)的發(fā)展,使得研制適用于長空氣間隙放電的綜合觀測系統(tǒng)成為可能,進(jìn)而可以獲取更高時間分辨率、更高精度和更豐富的放電特征參數(shù)。本文以長空氣間隙的正極性流注放電過程為研究對象,利用了適用于該放電特性研究的綜合試驗(yàn)觀測平臺,采用試驗(yàn)研究的方法,針對流注起始、流注分支形態(tài)以及流注發(fā)展的特性開展深入研究。 建立了包括光學(xué)圖像觀測系統(tǒng)、放電電流測量系統(tǒng)、瞬態(tài)電場測量系統(tǒng)和同步采集系統(tǒng)的長空氣流注放電綜合觀測平臺。利用該平臺和人工氣候室,以1m棒-板間隙為對象,開展了沖擊電壓下正流注放電起始特性的試驗(yàn),得到了濕度、電場分布和電場變化率對流注起始的影響規(guī)律,分析了流注起始時延和最小起始電壓的變化規(guī)律。依此修正了傳統(tǒng)直流電壓下的流注起始判據(jù),使其可以考慮電場分布、電壓上升率和濕度影響,擴(kuò)展了其適用范圍。在此基礎(chǔ)上,對臨界體積時延概率分布模型中的電子分離速率計算方法進(jìn)行了優(yōu)化,提高了模型的計算效率；修正了濕度影響系數(shù),使其能夠考慮電壓上升率、電場分布和濕度的影響,并通過試驗(yàn)校驗(yàn)了模型的正確性。 針對長空氣間隙流注放電的特點(diǎn),采用軸-徑向正交觀測方法,結(jié)合偽彩色還原算法得到了比傳統(tǒng)徑向觀測方法可識別度更高的流注分支圖像。結(jié)合樹枝形態(tài)學(xué),根據(jù)新生成分支與原分支發(fā)展方向的同異,提出了單軸型和二分型兩種正極性流注分支類型,并給出了分類定義。研究了電場分布和電壓上升率對不同類型流注分支特征的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)流注分支長度、分叉角度和光學(xué)直徑隨流注的發(fā)展逐漸減小,同時隨空間背景電場的減小逐漸減小,而電壓上升率對流注分支特征沒有影響。比較了兩種流注分支的特點(diǎn),得到其流注分支發(fā)展角度的分布規(guī)律和新生分支光學(xué)直徑之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)單軸型分支隨間隙電場強(qiáng)度的增加而出現(xiàn)比例增多,相應(yīng)二分型分支比例減少。結(jié)合流注光電離形成分叉的理論,解釋了兩種類型流注分支的形成機(jī)制,為正極性流注分叉過程研究提供了理論依據(jù)和特征參數(shù)。 利用瞬態(tài)電場測量儀測量到了流注放電空間電荷引起的電場階躍現(xiàn)象和正極性流注區(qū)域內(nèi)外空間電場的變化,估算了流注發(fā)展前后期的平均速度。統(tǒng)計得到了流注放電電流的上升時間和下降時間等特征參數(shù)隨電場分布和電壓上升率的影響規(guī)律,結(jié)合流注發(fā)展的物理過程,提出了放電電流上升時間對應(yīng)流注在臨界電場區(qū)域內(nèi)的發(fā)展過程,依此給出了考慮電場影響的適用于長空氣間隙放電的流注發(fā)展速度計算方法,并應(yīng)用該方法完善了單根流注發(fā)展模型。根據(jù)不同電壓上升率和電場分布對流注空間電荷量的影響規(guī)律,得到兩者均是通過影響流注起始階段分支數(shù),進(jìn)而影響空間電荷量。由此在單根流注發(fā)展模型的基礎(chǔ)上提出了計算等效流注分支數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。綜合上述方法,建立了考慮濕度、電場分布和電壓上升率影響的正極性流注發(fā)展特征參數(shù)計算方法,并通過試驗(yàn)校驗(yàn)了該方法的合理性。最后總結(jié)了流注放電特性對先導(dǎo)起始的影響,提出了以單根流注分支注入電荷量為先導(dǎo)起始臨界判據(jù)的推論,分析了流注放電放電特性的變化規(guī)律和計算方法對輸電線路外絕緣和防雷設(shè)計的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O461;TM863

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1470551