[發明專利]一種大尺寸電極初始流注階段空間電荷動態分布計算方法

有效

• 申請號: 202110982515.6
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113671375B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 耿江海;陳雅茜;律方成
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種大尺寸電極初始流注階段空間電荷動態分布計算方法，其特征在于，包括步驟：S1)搭建正極性操作沖擊下大尺寸電極放電過程高電位電流、空間電場強度聯合監測平臺，采集放電過程高電位電流i(t)和空間電場強度E(t)數據；S2)對高電位電流i(t)中的放電電流isubgt;f/subgt;(t)進行分時積分，獲得初始流注階段各時刻注入正電極端自由電荷增量ΔQsubgt;f/subgt;(t)；S3)統計初始流注階段各時刻空間電場強度躍升增量ΔE(t)，根據電荷守恒原理獲得各時刻空間電荷增量ΔQsubgt;s/subgt;(t)導致的電場強度躍升增量ΔEsubgt;s/subgt;(t)；S4)利用模擬電荷法反演各時刻空間電荷分布情況，獲得正極性大尺寸電極放電初始流注階段空間電荷動態分布變化規律。本發明提供的方法，可為揭示空間電荷對流注放電發展的引導機制奠定基礎。

技術領域

本發明涉及電荷分布計算技術領域，特別是涉及一種大尺寸電極初始流注階段空間電荷動態分布計算方法。

背景技術

均壓屏蔽球是換流站閥廳中的一種重要金具，半徑一般為0.25m～1m，其和周圍接地體組成的空氣間隙放電特性與長空氣大尺寸球-板間隙相似。相較以往棒-板、棒-棒等空氣間隙類型，大尺寸電極呈現電暈表面面積更大、空間電荷更密集、放電起始位置更隨機的顯著特點。放電過程空間電荷動態分布是分析流注特征的一個關鍵物理參量，因此有必要研究大尺寸電極初始流注階段空間電荷動態分布規律。

Arevalo?L和Becerra?M學者假設棒-板間隙流注區域為頂角60°的錐體，利用模擬電荷法確定了流注區的空間電荷分布；Gallimberti團隊建立了基于能量平衡思想的長流注發展等效電子崩模型，計算了棒-板間隙流注空間電荷量；華中科技大學谷山強學者分析了棒-板間隙初始電暈起始與流注發展的基本物理過程，基于模擬電荷法與電位畸變法推導了流注空間電荷增量計算方法；陳維江學者采用高電位電流測量系統對棒-板間隙放電開展研究，測量了注入棒電極的電流，并積分獲得了初始流注注入自由電荷量。棒-板和棒-棒間隙流注區域放電過程中，棒電極放電區域相對集中，可認為流注通道電荷分布在棒電極端部，但大直徑球電極的放電區域更大、流注起始位置分散性更為明顯，因此僅采用目前常用的高電位電流測量系統無法定位初始流注階段空間電荷的動態分布。放電通道中空間電荷的產生也會導致通道空間電場躍升，如謝耀恒學者利用電場傳感器測量得到了棒-板間隙通道的泊松場躍升現象。因此，聯合使用高電位電流測量系統和空間電場強度測量系統，可獲得正極性大尺寸電極長間隙放電初始流注階段空間電荷增量及其導致的空間電場躍升，進一步利用模擬電荷法反演得到空間電荷的動態分布。

發明內容

本發明的目的是提供一種大尺寸電極初始流注階段空間電荷動態分布計算方法，可為揭示空間電荷對流注放電發展的引導機制奠定基礎。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種大尺寸電極初始流注階段空間電荷動態分布計算方法，包括以下步驟：

S1)搭建正極性操作沖擊下大尺寸電極放電過程高電位電流、空間電場強度聯合監測平臺，采集放電過程高電位電流i(t)和空間電場強度E(t)數據；

S2)對所述高電位電流i(t)中的放電電流i_f(t)進行分時積分，獲得初始流注階段各時刻注入正電極端自由電荷增量ΔQ_f(t)；

S3)統計初始流注階段各時刻空間電場強度躍升增量ΔE(t)，根據電荷守恒原理獲得各時刻空間電荷增量ΔQ_s(t)導致的電場強度躍升增量ΔE_s(t)；

S4)利用模擬電荷法反演各時刻空間電荷分布情況，獲得正極性大尺寸電極放電初始流注階段空間電荷動態分布變化規律。

可選的，步驟S1)中所述正極性操作沖擊下大尺寸電極放電過程高電位電流、空間電場強度聯合監測平臺包括大尺寸-板電極、高電位電流測量系統和空間電場強度測量系統，其中：