基于超快光学诊断与数值模拟的叠加电压下合成空气间隙击穿特性与放电机理OA

直流气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)采用合成空气替代SF6已成为重要发展方向,其运行过程中可能同时承受直流电压和雷电冲击过电压,两者叠加作用下气体间隙的击穿特性及放电机理尚需深入研究。为此,搭建棒/针-板电极在直流电压叠加雷电冲击电压下击穿过程的超快光学诊断平台,对不同电压极性、合成空气间隙不同气压下的击穿过程开展实验研究,并基于流体模型进行数值模拟。结果表明:(1)棒-板间隙在叠加电压作用下的击穿电压整体高于单独直流电压或雷电冲击电压下的击穿电压,而针-板间隙的击穿电压则处于单独直流电压与单独雷电冲击击穿电压之间;(2)叠加电压下放电过程主要经历电晕、流注发展、通道热化,并最终转变为火花放电过程,但不同叠加条件下流注在空间形态上存在差异。基于流体模型的仿真模拟进一步表明:(1)空间电荷与外加电场改变了局部电场分布与主要反应区域位置,影响流注放电起始和传播;(2)异极性叠加条件下电场方向突变引发电子迁移方向改变和电晕形态改变,从而改变后续流注的起始过程与发展路径。研究结果可为直流电压叠加雷电冲击电压条件下气体间隙放电机理分析与工程绝缘设计提供参考。