SF6/Ar及SF6/N2混合气体脉冲放电等离子体的光谱研究

论文摘要

SF6因绝缘性能优异、灭弧能力强被广泛应用在绝缘设备中。但由于SF6具有极强的温室效应、在电场不均匀时易分解等缺点,对SF6气体放电及其替代气体的研究是至关重要的。绝缘组合电气中金属缺陷是一种常见的故障,它通常会引起局部放电（PD）从而使SF6发生分解。为了完善SF6混合气体的放电机理,本文研究了SF6/Ar和SF6/N2两种混合气体,并用针板电极产生局部放电,采用发射光谱（OES）和光腔衰荡光谱（CRDS）两种光谱法对放电等离子体进行分析,具体研究内容和结果如下:1.建立了PD下的OES诊断系统,并通过测量F原子和Ar原子的发射光谱来分析SF6/Ar等离子体的空间和时间演化。空间分布结果表明,在背景压力为400 Pa、峰值电压为-1000 V、频率为2 kHz、脉冲宽度为60μs、电极间隙为5 mm–9 mm的条件下,F原子和Ar原子光谱强度均是从板电极到针电极先增加后减小,而F原子和Ar原子的空间分布明显不同。时间演化结果表明,在电极间距为5 mm、脉宽为40μs–80μs的放电期间,Ar原子的光谱强度随时间先减小后缓慢增加,而F原子的光谱强度则缓慢增加。2.通过测量F原子的发射光谱分析SF6/N2等离子体的空间分布,并对等离子体的电子激发温度、振动温度、转动温度等参数进行测量。空间分布结果表明,在背景压力为400 Pa、峰值电压为-1000 V、频率为2 kHz、脉冲宽度为60μs、电极间隙为5 mm–11 mm的条件下,F原子光谱强度从板电极到针电极先增加后减小。等离子体参数测量结果表明,在脉宽为20μs–250μs、电极间距为5 mm的条件下,N2分子和F原子发光强度与振动温度和转动温度趋势一致,随着放电脉宽的增加,发光强度先增加后降低,脉宽约为100μs时,发光强度出现峰值;随着脉宽的增加,电子激发温度逐渐降低。3.建立了针对低气压局部放电的CRDS等离子体诊断系统,并对SF6/Ar/SO2混合气体开展了初步诊断。结果表明,该套系统对SO2的最小检测灵敏度为1.55×10-6cm-1,相应的SO2数密度探测限为2.75×1012cm-3;未放电情况下,Ar流速为0.14 slm、SF6/SO2（SO2含量为100 ppm）的流速为150 sccm、背景气压为13700 Pa,计算获得SO2的数密度约为2.68×1013cm-3。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 6放电等离子体的研究'>  1.1 SF₆放电等离子体的研究
• 6气体放电的测量方法'>  1.2 SF₆气体放电的测量方法
•   1.3 发射光谱法
•   1.4 光腔衰荡光谱法
•   1.5 本论文的研究目的和研究工作
• 6混合气体放电及等离子体诊断系统'>2 SF₆混合气体放电及等离子体诊断系统
• 6混合气体放电及发射光谱诊断系统'>  2.1 SF₆混合气体放电及发射光谱诊断系统
•     2.1.1 放电系统
•     2.1.2 发射光谱诊断系统
•       2.1.2.1 发射光谱的空间分辨系统
•       2.1.2.2 发射光谱的时序控制系统
•   2.2 光腔衰荡实验装置
•   2.3 本章小结
• 6/Ar混合气体放电等离子体时空分辨光谱特性研究'>3 SF₆/Ar混合气体放电等离子体时空分辨光谱特性研究
•   3.1 引言
•   3.2 放电的电压与电流波形
• 6/Ar等离子体的发射光谱'>  3.3 SF₆/Ar等离子体的发射光谱
• 6/Ar等离子体的放电照片'>    3.3.1 SF₆/Ar等离子体的放电照片
• 6/Ar等离子体全谱'>    3.3.2 SF₆/Ar等离子体全谱
• 6/Ar等离子体的空间分辨测量'>  3.4 SF₆/Ar等离子体的空间分辨测量
•   3.5 空间分辨的电子激发温度测量
• 6/Ar等离子体的时间分辨测量'>  3.6 SF₆/Ar等离子体的时间分辨测量
•   3.7 时间分辨的电子激发温度测量
•   3.8 本章小结
• 6/N₂混合气体放电等离子体参数诊断研究'>4 SF₆/N₂混合气体放电等离子体参数诊断研究
• 6/N₂等离子体形状及发射光谱'>  4.1 SF₆/N₂等离子体形状及发射光谱
• 6/N₂等离子体的空间分布'>  4.2 SF₆/N₂等离子体的空间分布
• 6/N₂等离子体的参数测量'>  4.3 SF₆/N₂等离子体的参数测量
•     4.3.1 电子激发温度的测量
•     4.3.2 振动温度的测量
•     4.3.3 转动温度的测量
•     4.3.4 电子激发温度、振动温度和转动温度对比
•   4.4 本章小结
• 6/SO₂光腔衰荡光谱初步诊断研究'>5 SF₆/SO₂光腔衰荡光谱初步诊断研究
•   5.1 引言
•   5.2 光腔衰荡光谱原理
• 2的光腔衰荡光谱'>  5.3 SO₂的光腔衰荡光谱
• 2的探测限'>  5.4 SO₂的探测限
• 2的数密度'>  5.5 计算SO₂的数密度
•   5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李红月

导师: 李聪

关键词: 局部放电,发射光谱,光腔衰荡光谱,等离子体

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,物理学

单位: 大连理工大学

分类号: O53;O461.25

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.001682

总页数: 63

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