雷電沖擊電壓下兩相體放電特性研究.pdf

1、兩相體放電是指在大量液滴或固體顆粒物懸浮于氣體中，以及大量氣泡或固體顆粒懸浮于液體中的放電現(xiàn)象。兩相體放電作為一種重要的放電形式，有著獨(dú)特的性質(zhì)。已有的領(lǐng)域研究?jī)H用氣體放電或液中放電的理論來(lái)近似處理兩相體放電，而忽略了兩相體給放電帶來(lái)的影響，故所得的結(jié)論與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。
　　 本文將兩相體放電與氣體放電特性的比較作為主線(xiàn)，集中實(shí)驗(yàn)研究了與電氣絕緣密切相關(guān)的大氣壓、非均勻電場(chǎng)下兩相體放電的特性，系統(tǒng)分析了兩相體中非氣相物質(zhì)的顆

2、粒粒徑、介電常數(shù)和體積分?jǐn)?shù)對(duì)兩相體放電的影響。
　　 為了更好地弄清兩相體放電的特性，選擇了兩相體雷電沖擊放電作為本文的放電形式，選用了石英砂、工業(yè)鹽等物質(zhì)作為固相材料，以及水作為液相材料來(lái)形成兩相體，并且在同種兩相體（除了煙氣）中，非氣相物質(zhì)的成分和顆粒分布相同；開(kāi)展了兩相體對(duì)雷電沖擊放電影響的研究工作，研制了兩相體雷電沖擊50％擊穿電壓（U50）和兩相體雷電沖擊放電路徑的實(shí)驗(yàn)裝置，選擇了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。

3、為了定量分析非氣相顆粒物對(duì)雷電沖擊放電的影響，采用激光散射法、顯微鏡法等測(cè)定了21種兩相體中非氣相物質(zhì)的顆粒粒徑，采用粒子圖像速度場(chǎng)儀、數(shù)碼攝像機(jī)等間接測(cè)量了兩相體中非氣相物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)。
　　 從實(shí)驗(yàn)角度研究了兩相體中非氣相物質(zhì)的參數(shù)（顆粒粒徑、體積分?jǐn)?shù)和介電常數(shù)）對(duì)兩相體雷電沖擊放電的影響，發(fā)現(xiàn)了兩相體的擊穿電壓和路徑選擇存在顆粒粒徑的影響遠(yuǎn)大于顆粒物材料影響的“粒徑效應(yīng)”：非氣相物質(zhì)的顆粒粒徑小于10μm，放電路徑都基本選

4、擇空氣，擊穿電壓高于空氣的擊穿電壓；顆粒粒徑大于100μm，放電路徑選擇兩相體的概率大于50％，擊穿電壓也低于空氣的擊穿電壓；顆粒粒徑大約介于10μm和100μm 之間，放電路徑表現(xiàn)出明顯的極性差異，負(fù)極性時(shí)，放電路徑選擇兩相體的概率大于50％，擊穿電壓低于空氣的擊穿電壓，但正極性時(shí)，放電路徑選擇空氣的概率高于選擇兩相體的概率，擊穿電壓高于空氣的擊穿電壓；即使介電常數(shù)和體積分?jǐn)?shù)固定，也會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)的變化。兩相體中的擊穿電壓和放電路徑選擇兩

5、相體的概率隨著介電常數(shù)和體積分?jǐn)?shù)變化，但在相同顆粒粒徑范圍內(nèi)選擇概率不發(fā)生反轉(zhuǎn)的變化。
　　 對(duì)兩相體雷電沖擊放電特性進(jìn)行了機(jī)理分析，首先分析了非氣相物質(zhì)顆粒對(duì)電場(chǎng)的影響，然后從非氣相物質(zhì)顆粒的介電常數(shù)、體積分?jǐn)?shù)和顆粒粒徑的三方面分析了非氣相物質(zhì)顆粒對(duì)兩相體放電的影響，分析了非氣相物質(zhì)顆粒的粒徑影響遠(yuǎn)大于顆粒物的介電常數(shù)、體積分?jǐn)?shù)影響的“粒徑效應(yīng)”的原因。非氣相物質(zhì)顆粒粒徑主要影響著流注前端引發(fā)電子崩的種子電子、電子崩內(nèi)的電子及