开关电弧非平衡态电导率的研究

作者：石岩; 崔博源; 陈允; 林莘; 张进; 钟建英; 吴昱怡

来源：高压电器, 2020, 56(02): 27-33.

DOI：10.13296/j.1001-1609.hva.2020.02.005

• SF6等离子体
• 非平衡态
• 电子数密度
• 电导率

电弧等离子体电导率是影响电弧能量的关键因素之一。文中从微观角度出发,通过库伦碰撞模型对SF6电弧等离子体内电子温度与重粒子温度进行计算,针对热力学非平衡态特点对Saha方程、Guldberg-Wagge方程进行修正,根据SF6放电时存在的电离、解离平衡计算得出不同压强、不同温度下的电子数密度;改进Spitzer电导率计算模型,得到压强为0.1～1 MPa、温度为300～20 000 K范围内非平衡态双温度SF6电弧等离子体电导率,并在压强为0.6 MPa下与平衡态电弧电导率计算结果进行对比。研究结果表明:当温度为7 000 K时等离子体内部开始出现电子,并随着温度的升高电子密度迅速达到峰值;压强为0.6 MPa下,温度小于10 000 K时,非平衡态双温度等离子体电导率与平衡态等离子体电导率计算结果相差较大,这是由于非平衡态条件下,电子温度与重粒子温度相差很大,不能用单一温度同时表征两种粒子的发展过程。在等离子体内粒子电离不充分时,非平衡态双温度电弧等离子体模型更能够准确描述电弧的动态发展过程。研究结果可应用于滤波器组、电容器组断路器等开断容性小电流的气流场数值计算中。

• 单位
  平高集团有限公司; 沈阳工业大学; 中国电力科学研究院有限公司; 国家电网公司