高压直流下g3气体中气固界面电荷积聚特性及其对沿面闪络的诱导机理
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51907154
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0705.高电压与放电
- 结题年份:2022
- 批准年份:2019
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2020-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:--
- 关键词:
项目摘要
In DC GIL, the microscopic mechanism of the surface flashover caused by the charge accumulation at the gas-solid interface is complicated and is difficult to study quantitatively, which is the bottleneck that restricts its development. It is also a significant challenge for the application of new eco-friendly gases in DC GIL. Aiming at the widely concerned g3 gas, this project will use high-precision surface charge measurement technique and inversion algorithm, as well as charge accumulation kinetic model, to investigate the spatial-temporal evolution of the charge accumulation at the gas-solid interface under DC voltage, mainly focusing on the different patterns of charge accumulation and the mechanism of their formation. Then, the surface flashover characteristics in g3 gas will be studied. Special attentions are paid to the application of advanced optical plasma diagnostic methods to analyze the transient and microscopic parameters and processes in the surface flashover discharge. Much attention will be paid to the mechanism of the influence of surface charges on the processes of streamer corona initiation and streamer-to-leader transition, which is the core issue of this project. From the perspective of field distortion effect and seed charge effect, the mechanism of surface charge-induced flashover will be revealed. Finally, the influence of charge transport characteristics within the dielectric surface on the flashover discharge will be studied and the guidance and feasible method for the surface insulation optimization will be provided. This research will help to enrich and develop the surface discharge theory, and provide supports and references for the development of the next generation eco-friendly DC GIL.
直流GIL中由于气固界面电荷积聚导致的沿面闪络问题,微观物理机制复杂、定量研究难度较大,是制约其发展的瓶颈,也是新型环保混合气体在应用时面临的重要挑战。本项目针对目前广受关注的g3气体,采用高精度表面电荷测量技术和反演算法,结合气固界面电荷积聚动力学模型,研究直流电压下气固界面电荷积聚的时空演化规律,重点分析电荷积聚的不同模式及其形成机理;进而研究g3气体的沿面放电特性,特别注重应用高时空分辨的等离子体光学诊断手段来定量分析沿面放电中的微观、瞬态参数和物理过程,瞄准气固界面电荷对流注电晕起始和流注-先导转化过程的影响机制这一核心问题,从场畸变效应和种子电荷效应两个角度,深入揭示气固界面电荷对沿面闪络的诱导机理;掌握介质表层电荷输运特性对沿面放电的影响规律和机制,为气固界面绝缘优化提供指导。本研究有助于丰富和发展气体沿面放电理论,为下一代环保型直流GIL的研发提供重要理论基础和科学依据。
结项摘要
直流GIL中由于气固界面电荷积聚导致的沿面闪络问题,是制约其发展的瓶颈,也是新型环保混合气体在应用时面临的重要挑战。本项目重点围绕C4F7N混合气体(即g3气体)在直流设备中应用时需掌握的关键放电参数、绝缘性能、气固界面特性等开展研究,主要研究内容和关键结果如下:(1)搭建了脉冲汤逊实验平台,测量获得了C4F7N、C4F7N/CO2混合气体等新型环保气体的电子群参数,通过临界击穿场强和直流击穿实验评估了新型环保气体的绝缘性能;(2)搭建了直流GIL缩比绝缘子表面电荷测量平台,测量获得了C4F7N/CO2混合气体中气固界面电荷时空演化规律,发现C4F7N/CO2混合气体与SF6气体中气固界面电荷积聚特性存在显著差异并分析了其主要原因;(3)研究了表面电荷极性和位置对沿面放电的影响规律,重点分析了表面电荷的场畸变效应和种子电荷效应,揭示了气固界面电荷对沿面放电的诱导机制;(4)建立了直流GIL多场耦合仿真模型,研究了绝缘结构对气固界面电荷和电场的影响规律,获得了最优的±550 kV直流GIL盆式绝缘子几何结构;提出了一种PVA/MMT二维纳米涂层技术,可以达到使表面电荷均匀、提高沿面闪络电压的效果。本研究为新一代环保型直流GIL的研发提供了重要参考。
项目成果
期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Decomposition pathway and kinetic analysis of perfluoroketone C5F10O
全氟酮C5F10O的分解途径及动力学分析
- DOI:10.1088/1361-6463/ab98c6
- 发表时间:2020-10-07
- 期刊:JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS
- 影响因子:3.4
- 作者:Chen, Li;Zhang, Boya;Li, Xingwen
- 通讯作者:Li, Xingwen
Decomposition pathway of C4F7N gas considering the participation of ions
考虑离子参与的C4F7N气体分解路径
- DOI:10.1063/5.0024646
- 发表时间:2020-10
- 期刊:JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
- 影响因子:3.2
- 作者:Chen Li;Zhang Boya;Li Xingwen;Yang Tao
- 通讯作者:Yang Tao
Decomposition mechanism and kinetics of iso-C4 perfluoronitrile (C4F7N) plasmas
iso-C4 全氟腈 (C4F7N) 等离子体的分解机理和动力学
- DOI:10.1063/1.5109131
- 发表时间:2019-10
- 期刊:Journal of Applied Physics
- 影响因子:3.2
- 作者:Li Chen;Boya Zhang;Jiayu Xiong;Xingwen Li;Anthony B.Murphy
- 通讯作者:Anthony B.Murphy
环保气体HFO-1336mzz(E)及其混合气体的绝缘性能研究
- DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210164
- 发表时间:2021
- 期刊:电工技术学报
- 影响因子:--
- 作者:唐念;熊嘉宇;王凯;张博雅;李兴文;孙东伟
- 通讯作者:孙东伟
Surface charging characteristics of GIL model spacers under DC stress in C4F7N/CO2 gas mixture
C4F7N/CO2混合气体中直流应力下GIL模型垫片的表面充电特性
- DOI:10.1109/tdei.2019.008433
- 发表时间:2020-04
- 期刊:IEEE TRANSACTIONS ON DIELECTRICS AND ELECTRICAL INSULATION
- 影响因子:3.1
- 作者:Zhang Boya;Li Xingwen;Wang Tianyu;Zhang Guixin
- 通讯作者:Zhang Guixin
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- 通讯作者:赵勤俭
其他文献
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