为研究SF_6混合气体的放电参数特性,文中通过两项近似求解Boltzmann方程得到温度为300 K,不同混合比下SF_6/N_2、SF_6/CF_4的电子能量分布函数(EEDF)、折合电离系数α/N、折合吸附系数η/N和折合有效电离系数(α-η)/N,与其他文献结果对比,验证了该计算方法与放电参数的有效性。结果表明:SF_6/N_2、SF_6/CF_4两种混合气体都随折合场强E/N增大时,在较低电子能量区域的EEDF减小而在较高电子能量区域的EEDF增大,且SF_6/N_2混合气体在电子能量为3 e V附近存在EEDF的骤降现象,该现象与N_2的碰撞参数截面有关,而SF_6/CF_4混合气体不存在此现象;此外,SF_6/N_2、SF_6/CF_4两种混合气体随着折合场强E/N增大,折合电离系数α/N显著增大、折合吸附系数η/N减小,最终折合有效电离反应系数(α-η)/N也均随之增加。
研究了SF_6断路器操作过程冷态介质恢复特性,搭建126 k V SF_6断路器介质恢复特性试验回路,测量断路器不同开距下的击穿电压值。分析灭弧室充气压力、合闸速度、触头间电压极性对介质恢复特性和预击穿特性的影响,给出不同试验条件下的分闸介质强度恢复速度和预击穿时间。结果表明:断路器操作过程中相同开距下,合闸击穿电压值要大于分闸过程,断路器灭弧室结构下7mm开距内正、负极性下击穿电压值相差不大,极性效应不明显;开距大于7 mm,正极性击穿电压值大于负极性;合闸速度对合闸预击穿特性影响明显,合闸速度6.6 m/s的最大预击穿时间为1.18 ms,合闸速度4.7m/s的最大预击穿时间为2.21 ms,由此可知,提高合闸速度是控制预击穿时间的有效方法;针对126k V SF_6断路器冷态开断过程,充气压力为0.7和0.5 MPa时,分别在刚分时刻后0.5和1 ms内存在重击穿的可能,因此,针对容性小电流开断过程,应避免在此时间范围内熄弧。
文中从气体放电过程中微观粒子的运动特性出发,针对均匀电场中SF_6/CF_4混合气体的流注放电特性进行数值模拟。基于两项近似求解Boltzmann方程的方法,得到不同压强、混合比下SF_6/CF_4的电子能量分布(electron energy distribution function,EEDF)。根据EEDF计算折合电离系数和折合吸附系数,将该放电参数引入流体模型,以气体压强0.1 MPa、间隙距离5 mm为例模拟SF_6/CF_4的流注放电过程,研究放电过程中空间电子数密度随时间和空间的变化规律。结果表明:混合比一定时α/N随E/N的增大显著提高,E/N一定时混合气体中CF_4体积分数越高α/N值越大;随着电子崩向前发展,崩头的电子迅速增长,放电5 ns时电子数密度峰值达到9.7×10^(12)m^(-3),当间隙完全击穿,电极间形成等离子体导电通道,此时空间电子数密度分布基本均匀,电子数密度达到10^(17)数量级。
