摘要：正极性长空气间隙先导放电是特高压交、直流输电工程外绝缘设计以及雷电放电物理研究关注的重点。而其中连续先导通道电场特性十分关键,现有正先导通道电场工程计算方法均基于局部热力学平衡假设,不能准确计算先导通道等离子体特性。为此,该文构建连续正先导通道电离过程计算方法,结合3.0m棒–板间隙正先导通道电流数据进行仿真计算,获取先导通道半径膨胀过程。相比Gallimberti提出的经典模型,该文模型计算得到的半径扩张过程与实验测量结果更加接近。通过开展大量仿真研究,获取先导通道内约化电场与气体温度的关系,并通过添加振动–平动动能弛豫过程配分系数以及热传导损耗项修正了能量守恒方程。由此建立适用于工程计算的先导通道电场计算模型,并与经典模型进行对比。结果表明,在操作冲击与雷电冲击电压下,该文模型计算的先导通道电场值与实验结果更为接近,显著大于经典模型结果。在工程上继续沿用经典模型,将使预测的间隙50%击穿电压偏低。所作工作对于完善长空气间隙放电击穿过程和雷电上行先导过程仿真模型具有重要的参考价值。

摘要：流注放电是正极性长空气间隙放电过程中首个完整放电阶段,获取低气压流注放电特性对于理解高海拔地区空气间隙击穿机制和雷击接闪过程具有重要意义。基于冲击电压下流注放电临界体积模型,同时考虑气压对临界体积内负离子脱附速率的影响,建立了综合考虑气压、电极曲率半径及电压上升率等多种因素的流注放电起始模型,实现了不同工况下流注放电起始场强和起始时延等特征参数的计算。设计构建了基于低气压1 m空气间隙放电腔体的流注放电实验观测系统,实验获取了0.06 MPa、0.08 MPa及0.1 MPa三种气压条件下的流注放电起始时延分布特性,并进一步对模型计算准确性进行了验证。利用该流注起始模型,在约化电场E/N恒定条件下,计算分析了气压、端部电极尺寸及电压上升率对流注放电起始平均电场和起始时延分散性的影响规律。该研究可为高海拔输变电工程设备绝缘配合和雷电屏蔽性能评估提供指导和参考。