Численное моделирование разрядных процессов в воздушных изоляционных промежутках на стримерной стадии разряда

• Автор: Гайворонский, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 196 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРХМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Математическая модель электростатического поля

в кусочнооднородной среде.

1.2. Численный алгоритм расчта трхмерного электростатического ПОЛЯ В кусочнооднородной среде с учтом объмного заряда
1.3. Работоспособность программы для расчта трхмерного электростатического поля. Достоверность численных расчтов

1.4. Выводы по разделу I .

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КАТОДОНАПРАВЛЕННОГО СТРИМЕРА В ВОЗДУШНОМ ПРОМЕЖУТКЕ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

2.1. Общие положения

2.2. Процессы впереди головки стримера

2.3. Процессы в канале стримера.
2.4. Распределение потенциала и тока по длине канала
2.5. Численный алгоритм для расчта характеристик стримеров
2.6. Выводы по разделу 2.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРИМЕРОВ
3.1. Общие положения
3.2. Длины стримеров в промежутках с различной
степенью неоднородности электрического ПОЛЯ.Т
3.3. Характеристики плазмы в канале стримера.
3.4. Распространение стримера после снятия напряжения на промежутке.
4. РАЗВИТИЕ РАЗРЯДА ПОСЛЕ ВСПЫШКИ СТРИМЕРНОЙ КОРОНЫ
4.1. Общие положения
4.2. Замыкание стримером промежутка. Определение минимальных разрядных напряжений в коротких промежутках.
4.3. Образование лидерного канала в стебле короны
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В данной работе при создании программы для расчёта трёхмерных электростатических полей в кусочно-однородных средах с учётом объёмного заряда реализован численный алгоритм, основанный на совместном использовании интегральных уравнений 1-го и П-го рода. Создание такой программы не содержит принципиальных трудностей, однако в существующих работах до настоящего времени осуществлено не было. Разработка численного алгоритма и программы для расчёта трёхмерных электростатических полей в кусочно-однородных средах с учётом объёмного заряда. Проверка достоверности численных расчётов и эффективности разработанной программы для расчёта электрических полей реальных изоляционных конструкций на ЭВМ. Разработка математической модели, описывающей распространение катодонаправленного стримера в воздушном промежутке с произвольным распределением электрического поля, включая описание процессов впереди головки стримера и в канале стримера. Разработка численного алгоритма и программы для расчёта характеристик стримеров на ЭВМ. Объяснение экспериментально наблюдаемых закономерностей распространения стримеров на основе результатов численного расчёта характеристик стримеров в различных промежутках. Анализ процессов в канале стримера после замыкания им разрядного промежутка, приводящих к трансформации стримера в искровой канал. Анализ процессов в канале стримера и стебле короны с целью выявления возможного механизма возникновения лидерного канала. НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ и основных её результатов. Впервые предложен подход к описанию распространения катодонаправленного стримера, основанный на совместном рассмотрении процессов в усиленном поле впереди головки стримера и в канале стримера. Разработана математическая модель распространения катодонаправленного стримера в воздухе в промежутке с произвольным распределением электрического поля. На основе анализа результатов численного расчёта характеристик стримеров в различных промежутках объяснены ряд принципиальных закономерностей распространения стримеров, дано объяснение образованию стебля короны у анода. Рассмотрены процессы в канале стримера после замыкания им промежутка. Численными расчётами показано, что в коротких промежутках замыкание стримером промежутка не является достаточным критерием нарушения электрической прочности и может заканчиваться распадом плазмы в канале, либо трансформацией стримера в искровой канал. Условием трансформации в искровой канал является достижение приведённой напряжённостью поля в канале значений, необходимых для поддержания стационарного состояния. Предложен механизм возникновения лидерного канала в стебле короны у анода, объясняющий экспериментально наблюдаемое шнурование тока в стебле короны развитием ионизационной неустойчивости в основании канала стримера. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ результатов работы. Разработанная программа для расчёта характеристик стримеров на ЭВМ совместно с программой для расчёта электрических полей применима для сопоставления различных вариантов изоляционных конструкций с точки зрения интенсивности стримерной короны, а также для анализа результатов экспериментальных исследований разрядных процессов в воздушных изоляционных промежутках. Численный расчёт характеристик стримеров по разработанной программе позволяет определить минимальные разрядные напряжения в коротких воздушных изоляционных промежутках по условиям трансформации стримера в искровой канал. ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ, касающихся численного расчёта характеристик стримеров, подтверждается согласием их с результатами экспериментальных исследований, проведённых совместно с сотрудниками лаборатории СВН СибНИИЭ, а также с экспериментальными данными, содержащимися в литературных источниках. Достоверность результатов численного расчёта электрических полей подтверждается согласием их с результатами аналитического решения ряда контрольных задач, а также с результатами, полученными по другим программам (ЭРА, АКСИАЛ, ТРИТОН) при расчёте полей реальных изоляционных конструкций. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.