两相体沿面放电研究

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1、分类号学校代码密级博士学位论文两相体沿面放电研究学位申请人：陈田学科专业：电气工程指导教师：叶齐政教授答辩日期：年月日AThesisSubmitedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofEngineeringResearchonSurfaceDischargeinTwoPhaseMixtureCandidate：：：独创性声明木人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

2、己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名曰期年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮口：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密请在以上方框内打“”学位论文作者签名：指导教师签名：日

3、期年广月曰期；夂年叉月华中科技大学博士学位论文摘要‘绝缘子表面染污层由粉尘颗粒长期堆积而成，在其表面和层中有许多微米级的微小空间，这就可能在染污层表面或层中发生微放电，并且染污层的结构会随着放电进展发生变化。虽然人们大量研究了污闪受盐密、灰密与局部电导率等以及大气环境对污闪的影响，但忽视了污闪所具有的两种放电形式：染污层外表面的沿面放电，染污层中的层中放电。而层中放电作为两相体放电，是受染污层微结构的影晌。另外，现有关于染污层表面放电热量特性的研究较为粗略，也没有考虑染污层中微放电、热量特性以及两者的相互影响。本文的主要工作是两相体沿面放电的实验研

4、究和数值模拟，所取得的成果如下：利用将模拟污秽溶液定量涂刷在介质板表面形成染污层的方式，研究了弱垂直电场分量下染污沿面放电中热量变化特性，提出了染污面对沿面放电影响的热力学机制。染污沿面放电中热特性划分为三个阶段：未放电阶段，热量仅来自染污表面的泄漏电流；沿面放电阶段，热量来自表面泄漏电流和放电电流的共同作用；空中闪络阶段，热量主要来自闪络的放电电流。在沿面放电阶段，表面泄漏电流是沿面放电过程中的主要热源；泄漏电流造成的表面温升是关于外加电压的二次项表达式，并且大于放电电流带来的表面温升。随着染污层的污秽度增大，表面热量逐渐向空中转移，导致闪络电压

5、降低。当沿面放电发展到闪络阶段时，占主导地位的空中热量逐渐向沿面转移。另外，随着污移度增大，空中热量逐渐减小、沿面热量逐渐增大，电弧飘起角度逐渐减小。利用沙粒堆积形成染污层的方式，研究了强垂直电场分量下的两相体沿面放电现象，发现了层中放电现象，认为污闪是一种两相体沿面放电，提出影响沿面放电的微结构特征量；及是沙颗粒粒径，是沙层厚度）。层中放电始终起始于三结点处沙层、电极和绝缘介质的交界处），趋于在靠近圆盘外侧、薄沙层与介质板之间的微间隙内发展。当沙层的堆积厚度较小（时，闪络电压小于洁净表面时；国家自然基金资助项目：华中科技大学博士学位论文在堆积厚度

6、较大（时，闪络电压随着堆积厚度的增大而增大，甚至高于洁净表面时。基于层中放电现象，提出用参数及描述颗粒层的电位、电流和电场分布。当？增大时，高压极处的表面电场增大，有利于促发层中放电。相反地，当不变、增大时，高压极处的表面电场减小，介质板边缘处的表面电场增大。这正好解释了沙层厚度影响闪络电压的实验现象和层中放电发生的位置。利用细管形成受限空间的沿面放电，研究了沿面放电的触发形式，实现了对受限空间内沿面放电的介质表面温度的定量测量。细管放电中存在三个放电阶段下的四种放电形式：起始阶段，电晕放电与介质阻挡放电，介质表面温升较低（并且集中在高压极附近；发

7、展阶段，仅当电晕放电与介质阻挡放电同时共存才能发展为沿管壁的滑闪放电，介质表面温升较高（°且其最髙温处位于近高压电极端，而且随着电压升髙，最高温处逐渐向低压极靠近；击穿阶段，为沿空中发展的火花放电，介质表面温升较高（：微空间内热量近乎均匀分布。直流细管放电实验发现，由于管壁表面累积电荷和表面泄露电流的影响，细管放电的击穿电压要高于相同条件下的纯空气，特别是在小管径和大电极间距时。实验结果表明，细管形成的微空间影响细管放电形式的临界尺寸约为也即是大气压空气中流注的直径。数值模拟了表面染污膜时和固体颗粒堆积时的两相体沿面放电，发现表面介电常数和壁电荷是

8、影响沿面放电发展的关键因素。大介电常数会促进放电沿面发展，加速沿面放电发展的速度；壁电荷改变初始空间场强的分布。对于颗粒堆