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防雷多室系统中放电室的能量沉积
摘要 在防雷多室系统的放电室中初始阶段的放电过程的能量沉积分布实验数据旨在模型雷电流脉冲10 kA算法。多室系统是串联连接的放电室。根据我们的实验，冲击波形成发生在位于放电室底部的电极之间的击穿阶段。在放电发展过程中随之而来的能量沉积在由冲击波前面限定的整个体积内。
特殊设备的复合物用于架空输电线路的防雷。复合物的基本元素是基于金属氧化物压敏电阻过电压避雷器和各种类型的气体放电的架空地线系统。各种类型的电涌保护装置的新方法的改进和更新不断涌现。
各种类型的泄流和过压保护的方法被用于现代气体放电保护装置。例如,主动控制浪涌保护气体放电避雷器与跟踪系统的出现。最有前景的一个元素避雷复杂多室避雷器的结构是一个Streamer, Electric Company Inc设计的多室避雷器的系统。多室系统是相同放电室的串联连接。
这些设备的特点满足雷电保护系统的所有现代要求，并且在许多情况下，对于新的传输线的设计和构造，给定类型的设备是首选的。
新型防雷装置的设计开发仍然相当不安和昂贵的问题。对于过程优化，已经尝试开发物理以及用于这种系统的放电的数学模型并计算避雷器放电室中的参数。在在这项工作中，提出了沿着防雷多室系统的放电室长度的能量沉积分布的实验数据。
实施所提出的工作的刺激是气体流量参数的理论估计与类似放电装置的实验数据之间的差异。冲击波传播速度的计算值远低于实验中观察到的值。有定位在多腔室系统的通道的底部电极之间连续击穿。在击穿阶段，形成冲击波，其从放电室推出大部分气体。空气回流开始在放电容积的电流脉冲和压力降低后填充室。 因此，电极间隙的去离子速度由后向气体填充的速度决定，反过来又取决于从腔室推出的气体的量。
因此,初始阶段的放电避雷器的真正的工作是很重要的。并且参数的冲击波和气体流量的初始阶段放电主要定义给定保护装置的运行特点及其扑灭传输线持续电流的能力。
在本文中，对多室系统的单放电室进行了研究。在实验中进行了详细说明。对所使用的诊断方法的简要回顾。 报告了当前幅度为10 kA的沿放电室的能量沉积分布的第一个结果。
[3]中详细描述了房间结构，简要描述在[8,15]。 案子的房间由硅橡胶制成。放电量表示狭窄的槽孔通道在具有放电长度的气氛中的一侧开放矩形横截面体积为2厘米。 槽的高度为1厘米，宽度为 0.1厘米。
电流和电压的波形图如图1所示。30mu;F电容器用于10 kA电流振幅脉冲和9mu;F 3 kA。初始波涨势率为109 A / s。电容器的充电是18 - 23 kV然后卸载的放电室通过2欧姆电阻10 kA脉冲或6欧姆3 kA。因此,目前的振幅是由电阻的标称值,放电电路的时间常数是54-60mu;s。输入到放电的能量是100 - 200 J。
在图3中示出了在3mu;s，5mu;s和10mu;s点火之后的放电室侧向投影中的高速放电照片的连续帧。每帧的曝光为15ns。 为了在放电室的横向投影中进行高速摄影已经被切掉以与放电槽接合，并且代替狭缝壁，透明聚碳酸酯片已被刚性地固定[15]。 放电槽的平面几何形状允许根据高速拍摄重建放电容积中的能量沉积场。
对于研究对象，气体的密度是1.2公斤/立方米,气体流动区域的特征尺寸L 2times;10.2米,横截面的气体流量是10.5平方米,特有的能量输入在初期W010~25j .极间间隙的击穿和随后形成放电通道的能量W0在很小面积在几微秒，前激波的形成。
室气体重量m 0.25毫克,如果能量W0完全吸收气体,气体将参数如下:p 7 - 15 MPa,T 10000 - 20000 k声速isc 2.5 4公里/秒。等参数可以假设等离子体是透明的。这是允许在早期放电阶段大量室壁材料放电容量和考虑,而小电流密度1000A/平方厘米。
让我们估算传热的时代特征:L2/4a 0.1 s,L2/4a 250mu;s,哪里空气热扩散率10minus;3平方米/ s和波阵面大小是l 10minus;3 m。因此,可以假设热量输送气体流量和忽视交通现象。
高速摄影被处决的窄光谱范围550 - 650 nm,限制了光学过滤器。光谱范围的光谱发射能力我是线性正比于温度T估计等离子体温度。因此,假设,局部沉积能量花在温度升高气体动能(准确的),光学图像反映了能源领域放电沉积在平面几何卷。
场l(x,y,t)对应于图像的强度分布放电高速照片在同一瞬间在时间t(XY平面垂直于照片拍摄和x轴的方向是沿放电室的长度)。
所以它可以恢复放电的二维领域的能量沉积体积通过高速照片。但在我们的例子中一维分布的功率密度Px(x,t)沿放电长度更能代表(图3)。
这是清晰可见的(图3),能量沉积在放电发展发生在总量有限的冲击波。领域的辐射(图2)占据了所有空间从一个放电室的底部移动前激波在高速侧投影照片。
因此,从放电冲击波接收能量的室。给定的结论证实了假设的工作。
这些数据可以考虑物理的发展和更新类似的放电的放电系统的数学模型。
致谢
这项工作是在“优先研发”方案的框架下进行的2014-2020年俄罗斯科技综合体方向“，协议14.579.21.0041到08.21.2014，项目唯一标识符RFMEFI57914X0041。
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