热态SF6/N2混合气体击穿特性研究

• 作者: 钟建英 王志刚 张博 庚振新 林莘
• 学科: 工学
• 关键词: 热态SF6/N2混合气体 粒子组分 玻尔兹曼方程 折合击穿场强
• 年，卷（期）: 2022,（7）
• 所属期刊栏目: SF6替代气体研究
• 页码范围: 8-14
• 页数: 6页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13296/j.1001⁃1609.hva.2020.07.002

摘要

研究了热态SF6/N2混合气体的电击穿特性。在局部热力学和化学平衡假设下，采用质量作用定律法，计算压强0.01~2.00 MPa、温度300~4 000 K范围内的SF6/N2电弧等离子体各组分的摩尔分数，分析电弧熄灭过程热态SF6/N2电弧等离子体各粒子组分随温度和压强的变化过程。采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程，得到了不同折合电场下热态SF6/N2混合气体的电子能量分布函数，分析不同碰撞过程中各微观粒子的折合电离系数和折合吸附系数，得到了热态SF6/N2混合气体的折合击穿场强（E/N）cr。研究表明：SF6/N2混合气体的折合击穿场强（E/N）cr随着电弧等离子体温度的降低而增大，其增大的速率主要与混合气体中SF6的分解复合特性有关，增大气压可有效抑制SF6在高温下的分解速度，加速电弧等离子体各粒子的复合过程，从而提高SF6/N2混合气体的（E/N）cr；40%SF6/60%N2和30%SF6/70%N2混合气体在2 000 ~3 500 K高温范围内的（E/N）cr分别至少高出相同条件下纯SF6 3 Td和6 Td；2 000 K温度以下，随着SF6的大量复合，混合气体折合击穿场强（E/N）cr快速增强，SF6含量越多增强速率越大，但仍低于相同条件下纯SF6的（E/N）cr。研究结果可为解决高压SF6/N2混合气体断路器弧后重击穿导致开断失败等问题奠定理论基础。