基于整体模型的SF 6 替代气体CO 2 与N 2 -He放电特性的快速数值模拟研究

发布时间：2023-04-02 05:25

　　SF6气体具有良好的绝缘特性和灭弧能力,被大规模使用在各种电力设备中,然而,SF6气体是一种强温室效应气体,SF6气体的使用受到了严格的限制。世界各国的学者做了大量的研究,找到了不同种类的替代气体,本文总结国内外现状,分别阐述不同替代气体在电气特性以及环保特性方面的优缺点。结合替代气体实际放电过程,本文选取目前研究较多的CO2、N2和He混合气体进行数值模拟仿真。从微观角度分析替代气体的放电过程,研究放电过程中产生的粒子种类及浓度的变化规律。依据粒子数平衡方程和能量平衡方程,在忽略了空间分量的基础上搭建了具有极高计算效率的整体模型并借助于Matlab编程实现模型的高效运行。本文详细介绍了整体模型的仿真应用依据,通过对两大平衡方程的计算分析,进行气体放电产物的数值模拟研究,对每种粒子的密度的变化过程进行分析,澄清放电过程中主要进行的反应,得到每个反应对应粒子密度变化的影响。进一步改变改变气体放电间隙,分析电子温度的变化,对不同混合比例下的N2和He气体进行的仿真比较。研究结果表明:在CO2气体的放电过程中,CO密度较高,因此当用气体C02进行绝缘灭弧的时候,应重点考虑有害气体CO的处理。...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及其意义
    1.2 SF₆替代气体国内外研究现状
        1.2.1 常规气体
        1.2.2 SF₆混合气体
        1.2.3 电负性气体混合气体
    1.3 本文主要工作
第2章 整体模型
    2.1 整体模型的引入
    2.2 反应速率系数
    2.3 粒子数平衡方程
    2.4 能量平衡方程
    2.5 Matlab程序实现情况
        2.5.1 主程序的创建
        2.5.2 CO₂碰撞反应子程序的创建
        2.5.3 图像显示程序
    2.6 本章小结
第3章 替代气体CO₂的放电过程模拟
    3.1 CO₂反应集合的选取
    3.2 粒子浓度与电子温度仿真分析
    3.3 单一反应对反应集合的影响
    3.4 放电间隙对电子温度的影响
    3.5 本章小结
第4章 混合替代气体N₂/He的放电过程模拟
    4.1 混合替代气体N₂/He(1:1)的放电过程模拟
        4.1.1 N₂/He反应集合的选取
        4.1.2 粒子浓度与电子温度仿真分析
        4.1.3 单一反应对反应集合的影响
        4.1.4 放电间隙对电子温度的影响
    4.2 N₂/He不同混合比例下的放电过程
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的成果
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3778630