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    考慮H2O影響的絕緣子電暈放電數(shù)值仿真

    2020-01-07 01:18:52曾晗張靖程宏波辛建波王利娜
    廣東電力 2019年12期
    關(guān)鍵詞:電子密度電暈電離

    曾晗,張靖,程宏波,辛建波,王利娜

    (1.國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院,江西 南昌 330096;2.華東交通大學(xué) 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院,江西 南昌 330013)

    隨著電網(wǎng)和電氣化鐵路的不斷擴(kuò)大,人們對(duì)高電壓絕緣子的研究進(jìn)一步深入,其中絕緣子表面的電暈放電是一個(gè)重要的研究方面。高壓線路中絕緣子表面發(fā)生電暈放電,會(huì)引起電能的巨大損耗、通信以及噪聲干擾,放電過程中會(huì)逐漸破壞絕緣子的絕緣性能。電暈放電是氣體放電的一種,多年來研究者對(duì)氣體放電做了深入的研究和分析。KOSSYI I A 等提出了氮-氧混合物中非平衡放電的動(dòng)力學(xué)方案,包括電子態(tài)激發(fā)、重粒子的電子碰撞和電離、電子附著和分離、電子-離子和離子-離子重組、中性粒子的化學(xué)轉(zhuǎn)化和離子轉(zhuǎn)換[1]。SUN B等利用脈沖流光電暈放電形成多種活性物質(zhì)[2]。2013年 KOMURO A在利用二維數(shù)值模擬方法研究常壓流光放電中OH自由基的行為時(shí),考慮了H2O分子參與的流光放電[3],但是其主要研究的是常壓流光放電中OH自由基形成的機(jī)理。國內(nèi)研究電暈放電在20世紀(jì)末陸續(xù)的出現(xiàn),現(xiàn)在相關(guān)研究也不斷地深入。2014重慶大學(xué)提出了一種改進(jìn)的電暈放電混合模型,研究了負(fù)電暈放電過程中重粒子的特性[4]。2016年劉民等[5]搭建局部放電測試系統(tǒng),研究了干燥空氣中直流電壓下電暈放電發(fā)展過程。2018年張友鵬、劉家治等人結(jié)合實(shí)際工程,研究了大氣壓下接觸網(wǎng)絕緣子電暈放電特性,分析了相應(yīng)的電子密度、電子溫度和電場強(qiáng)度的分布,同時(shí)分析了電暈放電在空氣中的放電過程[6]。從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析,電暈放電最深入的研究就是考慮了空氣中N2和O2的相關(guān)粒子反應(yīng),但是沒有考慮潮濕環(huán)境中相關(guān)的H2O分子反應(yīng)。通過大量相關(guān)的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),到目前為止氣體放電的研究主要分為:①是通過在真空環(huán)境中加入一種或幾種氣體,然后分析氣體放電過程;②是通過大氣壓下O2和N2混合,研究相關(guān)的氣體放電過程。以上2種方法幾乎沒有考慮水分子的影響,而在潮濕環(huán)境下,水分子的影響是不可避免的。

    本文依照氣體放電的相關(guān)機(jī)理,并結(jié)合等離子體模型和流體力學(xué)模型,在相應(yīng)的電暈放電反應(yīng)中添加H2O的相關(guān)反應(yīng)方程;同時(shí)基于COMSOL有限元仿真軟件中的等離子體模塊,采用了流體力學(xué)中的擴(kuò)散方程對(duì)潮濕環(huán)境下絕緣子表面的電暈放電進(jìn)行二維數(shù)值仿真。為了更好地研究絕緣子表面的電暈放電,本文結(jié)合KOMURO A在流光放電中的水反應(yīng)和張友鵬絕緣子電暈放電的研究,考慮了潮濕空氣中的主要成分N2、O2和H2O的激發(fā)、電離、碰撞和化學(xué)反應(yīng)等離子反應(yīng)。研究放電過程中電場強(qiáng)度、電子數(shù)密度、電子溫度和相關(guān)離子數(shù)密度隨時(shí)間的分布,并且與干燥環(huán)境下的電暈放電相對(duì)比,分析水分子對(duì)放電的影響,以及水反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)物質(zhì)在絕緣子表面的分布狀況。

    1 潮濕環(huán)境下電暈放電模型

    1.1 流體動(dòng)力學(xué)模型

    傳統(tǒng)流體動(dòng)力學(xué)模型主要由電子連續(xù)性方程、重粒子多組分?jǐn)U散輸運(yùn)方程、重粒子動(dòng)量方程、能量平衡方程和Poisson方程組成。空氣放電物理過程的分析在數(shù)值分析中實(shí)質(zhì)是求解偏微分方程問題[7]。為了準(zhǔn)確、細(xì)致地重現(xiàn)電暈放電的微觀物理過程,本文加入等離子體碰撞反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)模型,其電子的連續(xù)控制方程為[8]:

    (1)

    (2)

    式中:ne、ni和nn分別為電子、正離子和負(fù)離子數(shù)密度;E為電場強(qiáng)度;Re為化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電子的凈速率;we為電子的漂移速率;α為電離系數(shù);η為附著系數(shù);Rei為電子與離子的復(fù)合系數(shù);vdet為解離系數(shù);S0為初始電子的出現(xiàn)速率;Sph為光電離項(xiàng),大氣壓下空氣放電過程中電子與中性粒子之間的碰撞光電離過程劇烈,即使如此,光電離產(chǎn)生的電子數(shù)還是遠(yuǎn)小于碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù),故本文光電離項(xiàng)忽略不計(jì);t為時(shí)間;μe為電子遷移率;De為電子擴(kuò)散性能函數(shù)。

    平均電子能量Te(又稱為“電子溫度”)的平衡方程[9]為

    (3)

    式中:Γe為電子密度通量;χ=(5/2)neDe為熱散射系數(shù);ST為描述電子熱源和冷源函數(shù)。解式(3)可以近似地考慮電子熱傳導(dǎo)引起的非局域效應(yīng)。

    為了準(zhǔn)確地描述潮濕環(huán)境下電暈放電的放電區(qū)域,引入了電子能量Te的守恒方程,即Farouk的改進(jìn)模型[10]

    (4)

    式中:nk為第k種物質(zhì)的密度;ηk為電子與k物質(zhì)碰撞后能量損失的速率系數(shù);me為電子質(zhì)量;Mk為第k種物質(zhì)的質(zhì)量;T為氣體溫度;ve,n為電子動(dòng)量轉(zhuǎn)移碰撞頻率;je為能量增益系數(shù);kB為玻爾茲曼常數(shù)。

    其中電子密度方程為:

    (5)

    Γe=-(μe·E)ne-(Dene).

    (6)

    式中u為中性流體速度矢量。

    平均電子能量

    (7)

    電子溫度定義為

    (8)

    電場通過泊松方程來計(jì)算得

    (9)

    式(7)—(9)中:nε為電子能量密度;ε0為自由空間的介電常數(shù);εr為相對(duì)介電常數(shù);e為電子電荷;V為電勢。

    電場強(qiáng)度E的表達(dá)式為

    E=-V.

    (10)

    1.2 等離子模型

    設(shè)等離子模型溫度為293.1 K(20 ℃),壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,考慮到電暈放電的速度一般為十幾納秒,絕緣子上的電壓變化相對(duì)于電暈放電電壓的變化較為緩慢,可以近似地看作為是直流放電。設(shè)上端陽極電壓為39 kV[11],陰極接地,電勢為0,并設(shè)置了1 pF的阻斷電容與5 000 Ω的保護(hù)電阻[6]。

    等離子模型選用的是電氣化鐵路用絕緣子中的FQB-25/8復(fù)合絕緣子。本文選擇的絕緣子實(shí)際尺寸包括了8個(gè)小傘裙和9個(gè)大傘裙,結(jié)構(gòu)如圖1所示(單位mm),但考慮到計(jì)算模型的復(fù)雜性和重復(fù)性,模型選擇首尾金具及2個(gè)大傘裙和1個(gè)小傘裙,簡化絕緣子的模型如圖2(b)。這樣既能研究電暈放電對(duì)絕緣子的影響,又不會(huì)耗費(fèi)太多的計(jì)算時(shí)間。絕緣子模型在進(jìn)行仿真計(jì)算中的重要一步就是網(wǎng)格剖分,網(wǎng)格剖分會(huì)影響計(jì)算的復(fù)雜性和準(zhǔn)確性。本文研究重點(diǎn)是電暈放電對(duì)絕緣子表面的影響,而金屬的曲率半徑也會(huì)對(duì)電暈放電造成影響,故劃分網(wǎng)格時(shí)對(duì)絕緣子表面和金具的凸出處都進(jìn)行細(xì)化,而其他部分只做常規(guī)處理,剖分圖如圖2(a)。

    圖1 FQB-25/8復(fù)合絕緣子Fig.1 FQB-25/8 composite insulator

    圖2 絕緣子幾何模型和網(wǎng)格剖分Fig.2 Geometric model of insulator and mesh generation

    1.3 邊界條件

    絕緣子表面電暈放電過程中,入射離子和電子通量引起的電荷會(huì)在表面積累,故相應(yīng)的邊界方程[12]為

    (11)

    式中:D1和D2分別為界面兩側(cè)電通量的法向分量;Ji為壁上總離子電流密度的法向分量;Je為壁上總電子電流密度的法向分量。

    1.4 二次發(fā)射系數(shù)條件

    電子打在絕緣子表面會(huì)產(chǎn)生二次電子,二次電子在表面正電荷的吸引下會(huì)重新打在絕緣子表面上。故絕緣子的仿真計(jì)算中添加了相應(yīng)的仿真條件。模型中陰極和陽極的電子通量為[13]:

    (12)

    (13)

    式中:Γi為離子密度通量;vth,e為電子熱速度;為二次電子發(fā)射系數(shù);qi為第i個(gè)離子的帶電量。

    BURKE E A對(duì)不同聚合物材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了總結(jié)歸納,得出了二次電子發(fā)射系數(shù)隨入射電子能量變化的經(jīng)驗(yàn)公式,發(fā)現(xiàn)材料發(fā)射系數(shù)K是與聚合物的發(fā)射效率成正比的,與聚合物組成的復(fù)雜程度直接相關(guān)[14],結(jié)構(gòu)越復(fù)雜K值越小,發(fā)射電子的效率也就越低,從而有利于抑制電子崩的形成。故本文考慮設(shè)置的二次發(fā)射系數(shù)K較小,陰極設(shè)為0.1,陽極設(shè)為0,傘裙設(shè)為0.05。

    1.5 等離子區(qū)的放電反應(yīng)

    模型計(jì)算以潮濕的空氣作為反應(yīng)氣體,即在N2和O2體積比為4∶1的干燥空氣中加入10%的H2O(50 ℃左右空氣中的飽和水汽含量)。粒子間的反應(yīng)常見的是碰撞反應(yīng)(包括彈性碰撞、激發(fā)和電離),粒子之間還會(huì)發(fā)生二體重組、三體重組、解離重組、電子附著、電子逸出、電荷轉(zhuǎn)移和離子轉(zhuǎn)換、分子離子轉(zhuǎn)換、去激發(fā)等;但是考慮到絕緣子模型計(jì)算的復(fù)雜性,本文主要采用6類粒子間反應(yīng)。其中電子碰撞橫截面積的數(shù)據(jù)來自于等離子數(shù)據(jù)交換中心[15]。

    6類粒子間反應(yīng)為:

    a)碰撞反應(yīng)(彈性碰撞、電離、激發(fā))。

    R1:e+N2→e+N2,m/M=1.95010-5;

    R2:e+O2→e+O2,m/M=1.70010-5;

    R3:e+H2O→e+H2O,m/M=3.04310-5;

    R6:e+H2O→2e+H2O+,Δε=13.00 V;

    R7:e+H2O→e+H2O,Δε=0.20 V;

    R8:e+H2O→e+H2O,Δε=0.41 V;

    R9:e+H2O→e+H2O,Δε=0.43 V;

    R10:e+H2O→e+H+OH,Δε=7.00 V;

    R11:e+H2O→e+O+H2,Δε=13.00 V。

    b)電子與離子的重組。

    R16:H2O++e→OH+H,k=3.8010-13;

    R17:H2O++e→H2+O,k=1.4010-13;

    R18:H2O++e→H+H+O,k=1.7310-13。

    c)離子間的重組。

    R21:H2O++O-→H2O+O,k=4.0010-13;

    d)電子附著反應(yīng)。

    R24:e+H2O→H2+O-,橫截面積;

    R25:e+H2O→OH+H-,橫截面積;

    R26:e+H2O→H+OH-,橫截面積。

    e)電子的脫離(逸出)。

    R28:H-+H→H2+e,k=2.0010-15;

    R29:H-+O2→HO2+e,k=1.2010-15;

    R30:OH-+H→H2O+e,k=1.4010-15;

    R31:OH-+O→HO2+e,k=2.0010-15。

    f)電荷的轉(zhuǎn)移和離子轉(zhuǎn)換。

    R42:H-+H2O→OH-+H2,k=3.8010-15。

    其中:R1—R42為離子反應(yīng)式;溫度的比值Tr=T/Te,T為氣體的溫度(K);m/M為電子質(zhì)量比;Δε為閾值電壓(能量損耗);R33—R40中M代表O2和N2;k為反應(yīng)速率(二體反應(yīng)為m3/s,三體為m6/s)。二體反應(yīng)指有2個(gè)粒子參與的反應(yīng)如R18、R32等,三體反應(yīng)指有3個(gè)粒子參與的反應(yīng)如R23、R33等。

    表1 表面反應(yīng)Tab.1 Surface reactions

    2 結(jié)果與分析

    2.1 電勢與電場的發(fā)展規(guī)律

    圖3(a)左圖為放電區(qū)域的幾何模型,其中上端陽極是絕緣子直接接觸高壓的一端,下端陰極是接地極。圖3(a)右圖為電場等值線分布,它滿足電場強(qiáng)度E的表達(dá)式(10),即在電勢密集的位置電場強(qiáng)度值較大,而在稀疏的位置電場強(qiáng)度值較?。徊⑶译妶黾械膮^(qū)域開始逐漸離開陽極和陰極區(qū),幅值也不斷地減小。這是由于在陽陰兩極附近發(fā)生強(qiáng)烈粒子碰撞和化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量電子、正離子、負(fù)離子,其中速度遷移較快的電子會(huì)增強(qiáng)金具與等離子區(qū)域之間的電場強(qiáng)度[17]。

    圖3(b)為電勢與電場強(qiáng)度發(fā)展曲線。從圖3(b)可以看出:在放電起始(t=5 ns),絕緣子表面電勢和電場強(qiáng)度值都比較小,電勢呈現(xiàn)梯形分布,而電場在絕緣子金具兩端附近發(fā)生了畸變;隨著時(shí)間的增加及放電的不斷發(fā)展,電勢逐漸增大,而在絕緣子陽極和陰極附近的電場畸變也越來越大。

    圖3 電勢與電場強(qiáng)度的分布圖Fig.3 Distribution diagram of electric potential and electric field

    2.2 空間電荷密度的發(fā)展規(guī)律

    圖4為絕緣子沿面的不同時(shí)間點(diǎn)的電子密度曲線圖。從圖4可以明顯地發(fā)現(xiàn)傘裙與陽極的電子密度隨著時(shí)間的增加,在t=25 ns后電子密度急劇增加。陽極電子密度的增加是因?yàn)殡S著初級(jí)電子雪崩向陽極堆積,同時(shí)在陽極附近發(fā)生激發(fā)與電離;在較大電場力的作用下,電子迅速遷移,與附近離子更激烈地發(fā)生碰撞、電離,使得電子密度迅速增高。陰極附近的電子密度從放電開始,一直維持比較低的密度,這是因?yàn)楸M管陰極附近電場強(qiáng)度很大,電離了大量的電子和離子,但是電子的遷移速率很快,在陰極幾乎沒有停留,絕緣子陰極沿面的離子不能持續(xù)地與電子發(fā)生碰撞電離。其中在傘裙的空間電子密度與如圖5所示的干燥環(huán)境下的相比,電子密度要低上幾個(gè)數(shù)量級(jí),其原因是環(huán)境濕度越高,空氣中的水分子增多,電子與水分子碰撞幾率增大,碰撞后形成活動(dòng)能力很差的負(fù)離子,碰撞能量及電子崩的作用減弱使傘裙的電子密度遠(yuǎn)低于干燥環(huán)境下的電子密度。

    圖4 絕緣子沿面的電子密度Fig.4 Electron density along the surface of insulator

    圖 6為陽極表面不同階段電子密度變化。從圖6(a)可以看出:在放電的初期電子密度發(fā)展是比較均勻地附著在陽極端[18],這是因?yàn)樵谕怆妶龅淖饔孟拢娮又饕且云茷橹?。從圖6(b)發(fā)現(xiàn):隨著時(shí)間的增大,電子密度在陽極出現(xiàn)指數(shù)級(jí)增大,并且開始緩慢地遠(yuǎn)離陽極,這是因?yàn)殡娮用芏鹊脑龃笞屵@片區(qū)域的電場強(qiáng)度出現(xiàn)了不同的梯度,使得電子運(yùn)動(dòng)不僅受到外電場作用,同時(shí)電子會(huì)發(fā)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),從電子濃度高的點(diǎn)向濃度低的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。

    圖5 干燥環(huán)境下絕緣子沿面的電子密度Fig.5 Electron density along the surface of insulator in dry environment

    圖6 陽極表面不同階段電子密度變化Fig.6 Electron density variation of anode surface at different stages

    2.3 電子溫度發(fā)展規(guī)律

    電暈放電時(shí)電子溫度的變化反映了碰撞電離反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)移速度的變化,即粒子反應(yīng)的劇烈程度。圖7為電子溫度變化曲線,由圖7發(fā)現(xiàn):在大傘裙的邊沿以及絕緣子附近的電離區(qū)域的電子溫度呈速率較大的正增長,且出現(xiàn)了極大值,而中間小傘裙的電子溫度增加較慢;傘裙與絕緣子附近遷移區(qū)的電子溫度都是迅速地下降,而在其他等離子放電區(qū)的電子溫度是保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值。前者的變化圖與電場曲線變化非常相似,從而證明通過電場的焦耳熱效應(yīng)所產(chǎn)生的能量可以使電子溫度升高[19],由圖3(b)和圖7對(duì)照,它們之間是正相關(guān)的;后者也與電場強(qiáng)度緊密相關(guān),由于小傘裙的電場不夠大,放電開始時(shí)電子不能持續(xù)與其他粒子發(fā)生碰撞電離,故電子溫度增加緩慢。

    圖7 不同時(shí)刻電子溫度變化曲線圖Fig.7 Curve of electron temperature change at different moments

    2.4 潮濕環(huán)境與干燥環(huán)境電暈放電比較

    潮濕環(huán)境下絕緣子附近的水分子是必然存在的,并且與干燥環(huán)境相比水分子的含量較多。在電流通過后,絕緣子的金具與導(dǎo)線的連接處會(huì)發(fā)熱蒸發(fā)分解絕緣子附近的水滴,絕緣子附近放電空間水分子數(shù)目增多。2種環(huán)境下電暈放電比較見表2。從表2可知,潮濕環(huán)境下的電子溫度與干燥環(huán)境下(不考慮水分子)相比,干燥環(huán)境下電暈放電中電離區(qū)的電子溫度最大值在6 eV左右,而潮濕環(huán)境下電離區(qū)最大值在8 eV左右。電子溫度的升高是因?yàn)殡婋x系數(shù)隨相對(duì)濕度的增加造成的,電子與空氣中水分子發(fā)生碰撞電離次數(shù)的增加,使電離區(qū)等離子反應(yīng)增強(qiáng),電子溫度升高[20-22]。

    圖8為2種環(huán)境下的粒子密度對(duì)比分析圖。由圖8看出本文所做的干燥環(huán)境下電暈放電的仿真與文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)基本吻合。結(jié)合圖9和表2發(fā)現(xiàn):在t=30 ns時(shí),潮濕環(huán)境下電暈放電的電子與離子密度要低于干燥環(huán)境下的;但是在t=35 ns時(shí)可以明顯地看出潮濕環(huán)境下電暈放電的電子與離子密度要大于干燥環(huán)境下的。這是因?yàn)樵谒肿拥膮⑴c下,電子與水分子的碰撞電離的電壓閾值部分低于干燥環(huán)境下的,而反應(yīng)速率部分高于干燥環(huán)境下的,在同等電場和電勢下抑制了N2與O2相關(guān)粒子的產(chǎn)生;但是隨著時(shí)間的增大及電子雪崩發(fā)生,空間中粒子反應(yīng)加劇,電子與粒子密度增大。

    表2 2種環(huán)境下電暈放電比較Tab.2 Comparison of corona discharge in two environments

    圖8 2種環(huán)境下的粒子密度的對(duì)比分析Fig.8 Ion density comparison in two environments

    圖9 t=30 ns時(shí)電子密度對(duì)比分析分布Fig.9 Electron density comparative analysis distribution diagram as t=30 ns

    2.5 潮濕環(huán)境下重要粒子分析

    本文主要分析在潮濕環(huán)境下的電暈放電,而H-、OH-和H2O+就是其中與水有關(guān)的離子成分。圖10為這3種離子在陽極附近的曲線圖,本文對(duì)其作了平滑處理,發(fā)現(xiàn)OH-和H2O+離子在陽極附近比較密集,遠(yuǎn)離陽極密度就大幅減小,OH-離子的密度在t=35 ns時(shí)最大值達(dá)到了4.04×1018m-3,H2O+離子最大值達(dá)到了9.02×1018m-3;H-離子密度則有極大的波動(dòng),其密度最大值達(dá)到1.49×1018m-3。在仿真模型中,H-與OH-的電子碰撞反應(yīng)及參考反應(yīng)分別是R25與R26,其電壓閾值分別是3.28 V與4.36 V,小于H2O+參考反應(yīng)R6的電壓閾值13 V,H+與OH-被先電離,在同等電場相同能量下,能量被消耗后抑制H2O+的電離,使其密度小于H+和OH-的密度。但是仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)H2O+的密度遠(yuǎn)大于OH-的密度,原因是H+在R28、R29、R42與OH-在R30、R31的化學(xué)反應(yīng)部分被消耗,從而使兩者密度降低。

    圖10 t=35 ns時(shí)離子分布對(duì)數(shù)表示Fig.10 Ion distribution logarithm as t=35 ns

    本文電暈放電中有關(guān)H2O的反應(yīng)有22種,故會(huì)產(chǎn)生很多相關(guān)的粒子,而其中對(duì)絕緣子有嚴(yán)重影響的2個(gè)重要粒子分別是OH-離子和OH自由基。由圖11可以看出在潮濕環(huán)境下,2種粒子在絕緣子金屬部位(陽極)附近的密度很高,而這2種粒子都會(huì)加速絕緣子的腐蝕。其中OH-會(huì)加速絕緣子的腐蝕的原因有2點(diǎn):①OH-在水參與下失去電子得到H+和O2,其中H+離子在電場的作用下會(huì)向陰極遷移,使OH-密度高處的氧氣的含量較高;②絕緣子與外電源相連接的是鋅材料,失去電子的Zn+離子與附近密度較高的OH-離子發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成氫氧化鋅[23]。OH自由基則是大氣中一種重要的氧化劑,所以高密度的OH自由基自然會(huì)加速絕緣子的氧化。

    圖11 t=35 ns時(shí)絕緣子正極附近表面離子分布Fig.11 Surface ion distribution near the positive pole of the insulator as t=35 ns

    3 結(jié)論

    本文提出了在潮濕條件下絕緣子表面電暈放電特點(diǎn),考慮了H2O對(duì)電暈放電的影響,研究了電暈放電的幾大顯著特征,分析了與僅有N2與O2環(huán)境下電暈放電的不同,討論了在水分子參與下放電中產(chǎn)生的2種重要粒子。得到的結(jié)論如下:

    a)在潮濕環(huán)境中,放電區(qū)域空間電子密度、電勢與電場強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律與干燥環(huán)境下的發(fā)展規(guī)律極為相似,而其中電子密度的發(fā)展情況有著明顯的不同,在絕緣子傘裙的附近電子密度要遠(yuǎn)低于干燥環(huán)境中的。在潮濕環(huán)境中,電子易附著在水分子上形成離子團(tuán),使得電子崩的作用減弱,傘裙表面附近的空間電子密度遠(yuǎn)低于干燥空氣下的。

    b)在潮濕環(huán)境下,電子溫度明顯大于干燥環(huán)境下的,說明了盡管水分子減小了電子崩的作用,但是放電區(qū)參與的化學(xué)反應(yīng)更多,并且電離系數(shù)隨相對(duì)濕度的增加而增大,電子與空氣中水分子發(fā)生的碰撞電離次數(shù)增加,電離區(qū)等離子反應(yīng)增強(qiáng),從而電子的溫度增大。

    c)由于水分子的參與,潮濕環(huán)境下絕緣子正負(fù)兩極的OH-和OH自由基密度明顯提高,絕緣子金具腐蝕更為嚴(yán)重。

    d)在水分子的參與下,潮濕環(huán)境中電子與水分子的碰撞使電離閾值電壓部分低于干燥環(huán)境下的,而反應(yīng)速率部分高于干燥環(huán)境下的,從而在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)抑制N2與O2相關(guān)粒子的產(chǎn)生。

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