SF6气体间隙开关激光触发延迟的数值模拟
激光触发SF6-N2混合气体开关的数值模拟
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第 l 期 l
王 刚华等 :激光 触发 S 8 F- 混合气体开关 的数值 模拟 N
12 93
根 据 Mc ne 等 人给 出 F 粒 子 的光电剥 离 截面 数 据 , Dail 一 当激 光波 长 为 2 8n 时 ,p 5 0 c 。 4 m d ×1一。 m。 ≈
1 S 6 混合气体及碳氢化合物 的光电离 F- N
商用 s 6 F 通常含百万分之几的碳氢化合物 , 例如 , 、 苯 氟化苯 、 乙基胺 、 甲胺及氮氧化剂等。这类碳氢 二 三 化合物的电离势较低, 光电离截面较大 , S 6 。 为 F一 混合气体的电离提供初始 的自由电子源 , 以, N 所 又称为种子
气体 。在对 s e 体 的电离模 拟 中, 气 压力 为 0 1MP F气 充 . a时 ,F s 的分 子数 密 度为 2 4 ×1 a 。因此 , .5 0 m_ , 通 常设 置种子 气体 的密度 No 1“a [ ≈ O m 。
1 1 s 。N 混 合气体 的 光电离 . F - :
摘
要: 在气体放 电物理的基础 上 , S 和 N2 对 R 采用 双光子 电离 模型 , 碳氢化 合物 的光 电离采 用 3 对
能级模型 , 并考 虑了混合气 体的热 电离 和激光对气体 的欧姆 加热作 用 , 立 了激光触发 s N 混 合气体 开关 建 R— 2
的数 值模型 , 拟了激光触发 S N。 模 — 混合气体多级阃隙开关实验 。激 光触发延迟时间的计 算值与实验结果符
S e N。 体的光 电离 具有 相 似性 质 , F和 气 都适 宜 用双光 子 电离模 型来模 拟 电离方 程
=
N 面 1一
三 T
பைடு நூலகம்
多间隙气体开关触发特性
多 间隙气 体 开关 触 发 特 性
孙铁平 , 丛培天, 李 阳, 黄 涛, 盛 亮, 曾正 中
( 北 核 技 术研 究 所 ,西 安 7 0 2 ) 西 10 4
摘 要 : 针 对 触 发 脉 冲 幅值 、 体 压 强 和 紫 外 光 照 射 3个 因 素对 多 间 隙气 体 开关 触 发 特 性 的影 响规 律 开 气 由 5 V 提 高 到 7 V 时 , 关 触 发 时 延 的抖 动 降低 约 4 , 计 时 延 触 0k Ok 开 O 统
第 2 4卷 第 9 期
21 0 2年 9月
强 激 光 与 粒 子 束
H I H PO W ER LA SER A N D PA R TI G CLE BEA M S
V o1 2 . 4,N o 9 .
Se ., 2 2 p 01
文 章 编 号 : 1 0 — 3 2 2 1 ) 92 3 — 6 0 14 2 ( 0 2 0 — 2 90
第一 个有 效 电子 的时间 ; 成 时延是从 出现 电子 崩起 到 间隙 击穿 的时 间 。统 计 时延 主要 与 气 体 间隙 中 的初 始 形 电子 有关 , 气体 中 自由 电子 的数 量是影 响 统计 时延 的主要 因素 。 由于 自然条 件 下 的光 照 、 宙射 线和地 壳放 射 宇
的抖 动 降 低 约 4 , 成 时延 的抖 动变 化 不 大 。 触 发 电 压 继 续 升 高 , 发 抖 动 降 低 的 趋 势 明 显 减 缓 。开 关 工 4 形 触
作 气 压 由 0 1 a 高 到 0 2 a开 关 触 发 时延 的抖 动 增 大 约 1 6 , 计 时 延 和 形 成 时 延 的 抖 动 均 显 著 .6MP 提 . 8MP , .倍 统 增 大 。紫 外 光 辐 照 时 间 增 长 , 开关 触 发 抖 动 显 著 减 小 , 佳 的辐 照 时 间 为 8 ~ 10n , 关 触 发 时 延 的 抖 动 降 最 O 4 s开
气体火花开关放电的数值模拟
长期 以来 , 气体 火花 开关一 直 是脉 冲功 率系统 中 的关键 部 件 , 在许 多 方 面得 到 广泛 的应 用[3。普 遍认 为 1] .
气体 开关 的动作 时 间分 为击穿 时延 和 电阻项 时间 (eit ep ae 两 部分 , 于击 穿 时延 部 分 的研 究 已经 比较 rs i h s) sv 关 成熟 ] 而关 于 电阻项 时 间 , , 文献 E ] 6 虽然 得到 了很 有价 值 的 实验 结 果 , 所 采用 的方 法 较 为复 杂 。本 文 对气 但 体火 花开关 的两 种实用 电路 —— 储 能 电容 器 和单筒 传输 线 经 火 花开 关放 电进行 了数 值 求解 , 究 了火 花开 关 研 非线性 动态 电阻 的变化 过程 和输 出脉冲 的前 沿 , 利用 已有 的 实验 结果 [ 验 证 了计算 的正确 性 , 并 3 以对气 体 火
基 本 吻 合 。基 于 B a isi火 花 动 态 电 阻 公 式 , 假 定 火 花 开关 电 导 率 恒 定 与 电导 率 渐 变 的条 件 下 , 用 传 输 rgn ki 在 利 线 放 电 电路 数 值 计 算 了气 体 火 花开 关 的 非 线 性 动 态 电 阻 。 与 已 有 实 验 测 量 结 果 (. ~ 0 9n) 比 , 现 电 导 O 7 . 对 发 率 渐 变 模 型 (. ~O 8Q 更 适 合 用 于 反 映 火 花 开 关 的 动 态 电 阻 变 化 过 程 。进 而 在 此 模 型 中 引 入 了 负 载 电 阻 O 5 . )
文 章 编 号 : 1 0 —3 2 2 0 ) 6 1 3 — 5 0 14 2 ( 0 7 0 — 0 90
激光触发多级多通道开关触发延迟及其抖动特性
第16卷 第8期强激光与粒子束Vol.16,No.8 2004年8月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Aug.,2004 文章编号: 100124322(2004)0821054205激光触发多级多通道开关触发延迟及其抖动特性Ξ李洪涛, 丁伯南, 王玉娟, 谢卫平, 傅 贞, 秦卫东, 丁 胜,万步勇, 孟维涛, 任 靖, 王厚明, 龚德森(中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900) 摘 要: 研究了激光触发多级多通道开关的触发延迟时间及其抖动与激光脉冲能量等实验参量的依赖关系,建立了零维数值模拟模型对实验现象进行了理论解释。
实验结果表明:触发延迟时间及其抖动随激光脉冲能量、工作电压、气压上升呈下降趋势;随SF62N2混合气中SF6体积百分含量上升呈上升趋势。
欠压比大于等于90%时200kV原理型激光触发多级多通道开关触发延迟时间抖动小于1ns。
关键词: 激光触发; 多级开关; 触发延迟; 抖动; 数值模拟 中图分类号: TN248 文献标识码: A 1965年Pendleton和Guenther研究了激光在高功率开关领域的应用,推动了脉冲功率技术的进步。
1983年Turman等人[1]研制了6.5MV激光触发多级多通道开关,实现了激光触发开关的超高压运行,随后改进为Rimfire型开关并推广应用到PBFA2Ⅱ,Hermes2Ⅲ和PBFA2Z上[2]。
1995年清华大学仿制Rimfire型开关并进行了自击穿实验[3]。
激光触发多级多通道开关由激光触发间隙和多个自击穿间隙串联组成。
激光脉冲聚焦于触发间隙,焦点及其附近的绝缘气体电离形成等离子体,在电场作用下迅速发展成为火花放电通道使触发隙闭合,在串联的自击穿间隙上形成下行过电压波使其击穿。
由于自击穿间隙上的过电压倍数很高,间隙中形成多个并联的放电通道,开关的导通电感、电阻、触发延迟时间及其抖动均较小。
快速振荡电压下六氟化硫气体间隙放电光电检测
( OI s ie n o t n e tei ti u"vl e ( I. F )idfr t rm t dr h g n gi L t s L ) fe f a h u lh n mp s o a e g
o ht l tc t ts i ( ,ob np o e r t i , t 1 l o e c is  ̄e a e s
硫 的击 穿特性 及机 理 , 进一步 提 高 GI 对 S的可 靠性 具 有重要 意义 。在 对 VF O 作用 下 六 氟 化 硫 气体 间 隙 F
化特 性 , 故被 广 泛 用 于 气 体 绝 缘 高 压 封 闭式 组 合 电  ̄ ( S t 中。现 场测 试 及模 拟 试验 结 果 表 明 , S GI ) ] GI
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江
4 20 0 2年 6月
苏
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Байду номын сангаас
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程
第 2 卷 第 3期 1
Ja g u Elcrc l gn e ig n s e tia i En ie r n
快 速 振 荡 电 压 下 六 氟 化 硫 气 体 间 隙放 电光 电检 测
邱 兵 , 庆 国 陈
( 哈尔 滨 市安 装公 司 , 龙 江 哈尔 滨 10 4 ) 黑 5 06
摘 要 : 用光 电倍 增 管 及 分 幅 式 变 像 管 高速 相 机 对 放 电 所 产 生 的 光 信 号 进 行 了检 测 。 实 验 证 明 , 电检 测 是 研 利 光
究快速振 荡冲击作用下 六氟化硫 气体放 电过程的有效 手段 。 由检测结 果可看 出, 六氟化硫 气体 问 隙在 快速 振 荡冲
Ke r s p e i h r e h t mu t l ;h g p e r mi g c m ea ds h r ec a a trsi fS 6 a t s ia i m— y wo d : r d s ag ;p o o li i c pe r i h s e d fa n a r ; i a g h r c eit o F ;f s cl t c c o l n i g p l o tg s us v l e e a
激光触发状态下SF6—N2混合气开关特性研究
2 实 验 装 置 简 介
实 验 线 路 如 图 1 a 所 示 , 为 正 高 压储 能 脉 冲 电 容 , 为 负 高 压储 能 脉 冲 电 容 , () C, C d为 待 试球 隙 , 尺.为负 载 。 输 出的 激 光 脉 冲 经 由分 光 棱 镜 、 射 棱 镜 等 组 成 的 光 路 系 统 引 导 传 输 , 反 再 经 聚 焦 透 镜 聚焦 于 充 有 S 6N 昆合 气 的球 隙 中 ( 1 b ) 焦 点 及 其 附 近 一 定 区域 内 的 气 体 介 F 一 ? 图 (), 质 分 子 电离 产 生 自由 电子 和离 子 , 自由 电 子 在 电场 作 用 下 形 成 流 注 并 发 展 为火 花 放 电 , 而 使 从
开 关 导 通 , 回路 中产 生 电 流 。 在
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第 2期
李 洪 涛 等 :激 光 触 发 状 态 下 S 6N 混 合 气 开 关 特 性 研 究 F一 2
5 9
(t 实 验 线 路 原 理 图 i)
聚焦 透镜 激 光 束
— — — — — — — — — — —
式 中 e是 自 由 电子 总 能 量 , h是普 朗 克 常 数 , 为 激 光 角 频 率 , 时 击 穿 强 度 , 用 下 式 表 示 此 。可
明显 。级 联 电离 是 经 典 微 波 击 穿 机 理 , 自 由 电子 通 过 与 原 子 发 生 碰 撞 从 电 场 获 得 足 够 的 能 即 量 使 原 子 电 离 , 于 红 外 和 近 红 外 激 光 , 子 能 量 为 1V左 右 , 足 下 列 不 等 式 对 光 e 满
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充气 隙
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SF6断路器开断过程的仿真分析
SF6断路器开断过程的仿真分析SF6断路器开断过程的仿真分析【摘要】本文提出一种使用计算机仿真软件模拟SF6高压断路器开断过程的方法。
以流体力学、电弧理论和电场学为基础,建立了灭弧室内流场分布和电场分布的数学模型,并通过仿真软件分析了SF6高压断路器开断短路电流时灭弧室的流场分布和电场分布。
并使用这种仿真方法确定了断路器的短燃弧时间,与断路器的实际最短燃弧时间对比,证明了该仿真方法的可行性。
【关键词】SF6高压断路器;短燃弧时间;介质恢复强度;仿真1 数学模型1.1 灭弧室气流场计算模型对于有粘流体,应采用二维可压缩N-S方程组表示。
考虑到湍流对灭弧室气流场的影响,计算气流场时还应加入湍流计算模型。
本文采用在工程中具有较强通用性的二方程湍流模型。
将N-S方程组与二方程湍流模型联立,二维轴对称向量形式如下:本方程组中的常数为:1.2 灭弧室电场计算模型1.3 介质恢复强度本文采用流注理论计算介质恢复强度,计算公式如下:2 仿真分析本文试品为双断口550kV压气式断路器,每个均压电容电压为不超过额定电压的55%,额定开断电流63kA。
灭弧室主要参数有:分闸行程200mm,喷口直径37mm,触头超程45mm,气缸活塞截面积16463mm2,充气压力为0.6MPa,温度为293K。
本文采用基于有限体积法的Fluent6.3.26作为流体计算软件,基于有限元法的Ansys12.0作为电场计算软件。
两者采用数值分析法求解时,首先都要对计算区域进行网格划分,由于两者计算区域不同,以往的计算思路是两种场的数值求解各自进行。
并且Fluent和Ansys 剖分网格的方式不同,不能保证气体通道区域流场计算和电场计算节点的一致性,不利于流场和电场的耦合计算。
为解决这些问题,本文采用Hypermesh对灭弧室剖分网格。
Hypermesh是一种专业网格剖分软件,与Fluent和Ansys都有很好的软件接口。
具体计算流程如图1。
六氟化硫气体的光学特性分析与检漏系统研制的开题报告
六氟化硫气体的光学特性分析与检漏系统研制的开题报告题目:六氟化硫气体的光学特性分析与检漏系统研制一、背景介绍六氟化硫气体(SF6)是一种常用的绝缘气体,在高压、超高压开关设备、电力变压器等电力设备中广泛使用。
但是,六氟化硫气体是一种温室气体,对环境有不良影响。
而当设备发生泄漏时,SF6会对大气进行污染,因此需要对其进行检漏。
传统的检漏方法通常使用红外测量仪,但是成本较高。
因此,开发一种更为便捷、经济的SF6检漏系统具有重要的现实意义。
二、研究内容及意义本研究旨在分析SF6气体的光学特性,基于其光学特性研制一种新型的SF6检漏系统,使其能够在更低的成本下实现高效的检测和定位SF6泄漏点。
具体研究内容包括:1. 对SF6气体的吸收特性进行分析和仿真,确定最佳的检测波长范围;2. 设计和制造SF6气体检测系统硬件平台,并对其进行实验验证;3. 设计和实现SF6气体检测系统软件算法,实现数据的处理和泄漏点的定位;4. 对系统进行实际场地测试和精度分析。
本研究的意义在于:1. 系统可以检测不同浓度的SF6气体,从而有效地避免环境污染和人员伤害;2. 其成本较传统的检测工具更低,具有较高的实用性和经济性。
三、研究方法本研究采用的方法包括:1. 光学模拟分析:通过MATLAB对SF6气体的吸收特性进行模拟分析,确定最佳的检测波长。
2. 硬件制造:基于光学分析结果,设计并制造SF6气体检测系统硬件平台,并进行实验验证。
3. 软件算法设计:设计和实现SF6气体检测系统软件算法,包括校准、数据处理和泄漏点定位等功能的实现。
4. 现场测试和分析:对系统进行实际场地测试和精度分析,验证其检测精度和可靠性。
四、预期成果1. 分析和确定SF6气体的吸收特性和最佳检测波长;2. 设计制造一种新型的SF6气体检测系统,实现对SF6气体泄漏点的快速定位和检测;3. 实现SF6气体检测系统的软件算法,包括校准、数据处理和泄漏点定位等功能的实现;4. 检测系统可靠性和精度分析。
激光触发多级气体真空混合开关
激光触发多级气体真空混合开关廖敏夫;李文浩;蒋西平;郑春阳;葛国伟;黄金强【摘要】触发真空开关的电寿命是制约其发展的瓶颈,基于激光触发和快速操动机构的开关可解决此问题.当其工作电流过大时,快速操动机构动作联动激光触发间隙电极闭合.因为主电极和靶电极的烧蚀和相应的材料损耗是造成电寿命较短的主要原因,因此快速操动机构的应用所带来的开关寿命的增加是显著的.设计了基于激光触发和快速操动机构的开关,对其进行了静电场仿真,以优化参数.对开关进行了基本特性实验,当工作电压为250 kV,激光能量为2mJ时,开关延时为60 ns,抖动为5 ns.通过实验发现,随着激光能量和开关工作电压的升高,开关导通延时和抖动显著减少.该开关可应用在对寿命要求较高的脉冲功率系统中.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)009【总页数】5页(P91-95)【关键词】激光触发;脉冲功率技术;靶电极;气体放电开关;真空放电开关;快速操动机构【作者】廖敏夫;李文浩;蒋西平;郑春阳;葛国伟;黄金强【作者单位】大连理工大学电气工程学院大连 116024;大连理工大学电气工程学院大连 116024;大连理工大学电气工程学院大连 116024;大连理工大学电气工程学院大连 116024;大连理工大学电气工程学院大连 116024;大连理工大学电气工程学院大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TM315触发真空开关可采用多种触发方式,如电触发、电子束触发,激光触发和沿面触发等[1-5]。
1973年,A.A.Makarevich等[3]首次进行了对激光触发真空开关(Laser Triggered Vacuum Switch,LTVS)的研究,而后LTVS逐步发展。
与此同时激光触发气体开关(Laser Triggered Gas Switch,LTGS)也得到了极大地发展[6]。
Sandia实验室工作电压5 MV、工作电流700 kA的激光触发气体开关的寿命为工作150次[7],目前高电压、大电流LTVS的寿命还很短。
SF6气体间隙开关激光触发延迟的数值模拟
SF6气体间隙开关激光触发延迟的数值模拟王文斗;王刚华;李洪涛;林其文【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2006(18)4【摘要】建立了激光触发SF6气体间隙开关的0维数值模型,数值计算结果与国内外实验进行了比较,计算的延迟时间与实验结果符合较好.在充气压力一定时,延迟时间随激光能量、工作电压比的增加而减小,并且延迟时间-工作电压比的曲线斜率也是随激光能量和工作电压比的增加而减小的.当激光能量一定时,延迟时间随充气压力的减小和电压的增加而减小, 并且不同充气压力的延迟时间随电压变化的曲线斜率是随电压的增加而减小的.但是,等电压压力比值情况下,延迟时间是随充气压力的增加而减小的.【总页数】6页(P657-662)【作者】王文斗;王刚华;李洪涛;林其文【作者单位】中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900【正文语种】中文【中图分类】TN248【相关文献】1.激光触发SF6-N2混合气体开关的数值模拟 [J], 王刚华;李洪涛;王文斗;林其文2.激光触发SF6-N2混合气体开关的数值模拟 [J], 王刚华;王文斗;李洪涛;林其文3.激光触发多级多通道开关触发延迟及其抖动特性 [J], 李洪涛;丁伯南;王玉娟;谢卫平;傅贞;秦卫东;丁胜;万步勇;孟维涛;任靖;王厚明;龚德森4.气体开关触发间隙与过压间隙击穿特性研究 [J], 翟戎骁;黄涛;丛培天;罗维熙;王志国;张天洋5.激光触发多级开关触发延迟及其抖动的研究 [J], 李洪涛;王玉娟;夏明鹤;邓建军;谢卫平;丰树平;丁伯南;傅贞;丁胜;孟维涛;任靖;姚斌;秦卫东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
XeCl激光诱发SF_6气体击穿及高压开关触发特性的研究
XeCl激光诱发SF_6气体击穿及高压开关触发特性的研究王孝君【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】1995(7)1【摘要】给出了XeCl激光(308nm)诱发SF_6气体击穿及高压开关触发特性的研究结果。
SF_6气体击穿所需要的XeCl激光的功率密度很强地随气体压强而变。
在SF_6气体压强为0.02MPa时,击穿功率密度为4.6GW/cm ̄2,当压强为0.048MPa时,击穿阈值达最小值为3.2GW/cm ̄2,而在高气压情况(气压大于0.02MPa),其所需功率密度趋于饱和为4GW/cm ̄2。
采用激光触发间隙开关系统(LTGS),获得良好SF_6气体开关触发特性:对自击穿电压V_(ab)≈60kV的小型开关,在充电电压为V_(ch)=0.96V_(ab)时,得开关延迟时间t_d≈20ns,抖动时间σ≈260ps。
【总页数】7页(P68-74)【关键词】激光诱发击穿;高压开关;触发特性;XeCl【作者】王孝君【作者单位】中国原子能科学研究院【正文语种】中文【中图分类】TM564.2【相关文献】1.XeCl激光诱发SF6气体击穿及高压开关触发特性的研究 [J], 王孝君;片山和久;八井净2.XeCl激光触发气体开关的实验研究 [J], 景春元;邱爱慈;王晓红;刘晶儒;王丽戈3.气体开关触发间隙与过压间隙击穿特性研究 [J], 翟戎骁;黄涛;丛培天;罗维熙;王志国;张天洋4.三元混合气体SF_6/CCl_2F_2/N_2击穿特性研究 [J], 王立新;陈永庆5.含SF_6及N_2、CO_2、CCl_2F_2、CCl_4二元三元混合气体电击穿特性的试验研究 [J], 任中毅;宫国利;曹滨因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
气体开关触发间隙与过压间隙击穿特性研究
气体开关触发间隙与过压间隙击穿特性研究翟戎骁;黄涛;丛培天;罗维熙;王志国;张天洋【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2018(052)010【摘要】为研究快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)多间隙气体开关的触发击穿特性,针对一种环形电极两间隙等效实验开关,开展不同触发电压、工作系数和电极材料下的击穿特性实验,对比两个间隙的击穿延时和抖动,分析间隙击穿特性的主要影响因素和作用机制.实验结果表明:触发间隙击穿延时主要受触发电压影响,而工作系数是过压间隙击穿延时的主要影响因素;开关抖动主要来自于触发间隙,触发间隙抖动随触发电压的增大明显减小,过压间隙抖动基本不随触发电压和工作系数变化且维持在较低值;石墨电极开关的击穿延时和抖动明显小于不锈钢、黄铜和钨铜电极开关,具有良好的触发击穿性能.通过分析指出,是否有预电离可能是两个间隙击穿特性差异的主要原因.【总页数】7页(P1904-1910)【作者】翟戎骁;黄涛;丛培天;罗维熙;王志国;张天洋【作者单位】强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安710024【正文语种】中文【中图分类】TL58;TM502【相关文献】1.多间隙气体开关触发放电过程及击穿抖动 [J], 丛培天;邱爱慈;孙铁平;盛亮;李阳;张美2.多间隙轨道式气体开关自击穿特性 [J], 吴撼宇;孙铁平;丛培天;李岩;雷天时3.多间隙气体开关触发特性 [J], 孙铁平;丛培天;李阳;黄涛;盛亮;曾正中4.快前沿直线脉冲变压器多间隙气体开关直流自击穿特性 [J], 孙铁平;乔开来;丛培天;张国伟;黄涛;罗维熙;王亮平;曾正中5.气体介质对多间隙气体开关电晕均压与自击穿特性的影响 [J], 刘现飞; 唐钊; 刘轩东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
XeCl激光触发气体开关的实验研究
XeCl激光触发气体开关的实验研究景春元;邱爱慈;王晓红;刘晶儒;王丽戈【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】1993(5)3【摘要】通过实验研究了在自流工作状态下,XeCl准分子激光(λ=308nm,FWHM=21ns)对N_2和SF_6两种气体开关的触发特性。
实验结果表明:(1)在p=0.1MPa,开关工作电压90%V_(SB)(V_(SB)为开关的自击穿电压)时,XeCl激光对N_2和SF_6两种气体开关的触发阈值约为10~8W/cm^2。
(2)开关的触发延时和抖动随着激光能量和开关欠压比的增大而减小,当激光能量为33.8mJ,开关工作电压90%V_(SB)(V(SB)=36.5kV)时,充N_2开关的延时和抖动分别为85.5ns和400ps。
相同欠压比下,SF_6气体开关(V_(SB)=52kV)的最小抖动度为2ns。
(3)SF_6气体开关的触发延时与用T.H.Martin公式计算的结果一致。
【总页数】1页(P379)【作者】景春元;邱爱慈;王晓红;刘晶儒;王丽戈【作者单位】不详;不详【正文语种】中文【中图分类】TL629【相关文献】1.实用化XeCl准分子激光器气体寿命的实验研究 [J], 方晓东;戴静华2.2MV激光触发气体开关实验研究 [J], 张国伟;曾正中;王亮平;张信军;吴撼宇;吴坚;丛培天3.KrF激光触发气体开关的实验研究 [J], 赵荣生;王晓军;姜兴东;俞明;王乃彦;王淦昌4.XeCl激光诱发SF_6气体击穿及高压开关触发特性的研究 [J], 王孝君5.大功率XeCl准分子激光器放电开关的实验研究 [J], 余吟山;方晓东;周卫东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
气体间隙开关喷射等离子体触发性能劣化及剩余触发寿命预测研究
气体间隙开关喷射等离子体触发性能劣化及剩余触发寿命预测研究董冰冰;郭志远【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2024(39)5【摘要】喷射等离子体诱导型气体间隙开关用于电力系统过电压防护具有明显优势,但高注入触发能量下多次放电累积效应引起的触发失效问题严重,极限可触发次数具有不确定性,亟须开展触发寿命与触发有效参数的关联规律以及剩余触发寿命预测研究。
为此该文搭建了气体间隙开关触发寿命研究平台。
结果表明,低容值触发电路可迅速建立触发放电主通道,电弧电流可达3.7kA;高容值触发电路提高了用于解离产气材料而形成喷射等离子体的能量,显著提升了触发腔等离子体喷射触发能力。
触发回路电容C_(1)距C_(2)放电时延Δt_(0)、击穿时延Δt_(1)、触通时延Δt_(2)可分别用于表征触发一级腔、二级腔、气体开关导通性能的劣化程度,其变化过程可用于表征气体开关触发失效的阈值范围。
以等离子体喷射高度作为预测因子,建立了气体开关剩余触发寿命预测模型ARIMA(1,1,2),预测值与试验结果基本吻合,剩余触发寿命预测误差在10%以内。
研究结果可为气体间隙开关实现稳定触通及触发寿命预测提供理论参考和工程应用指导。
【总页数】13页(P1497-1509)【作者】董冰冰;郭志远【作者单位】合肥工业大学电气与自动化工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM470【相关文献】1.新型等离子体喷射触发气体开关2.等离子体喷射触发气体开关多通道放电特性3.气体开关触发间隙与过压间隙击穿特性研究4.喷射等离子体触发气体开关导通特性5.两级沿面触发型气体开关等离子体喷射过程与触发导通规律因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高压火花隙开关中气体冷却的数值模拟
高压火花隙开关中气体冷却的数值模拟
吕治辉;杨建华;张建德
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2006(18)4
【摘要】高温气体的冷却对火花隙开关的重复运行具有重要的影响.利用流体方程、热传导方程和理想气体状态方程构建的方程组,对火花隙开关中高温气体冷却的过
程进行了数值模拟.分析了气体导热系数、粘性系数、对流及气体压强等要素对气
体冷却速度的影响,得到了气体冷却的基本规律:火花隙开关内气体的冷却以传导为主;若不采用其他手段,气体在十几ms内冷却较困难;对流的作用经数十ms后才显著;气体的粘性系数对气体冷却的影响可以忽略.可以通过选用导热系数高的气体,优化电极结构或采用吹气方法提高气体冷却速度的办法.
【总页数】4页(P685-688)
【作者】吕治辉;杨建华;张建德
【作者单位】国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科学技术
大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TN242
【相关文献】
1.高压脉冲放电用火花隙开关 [J], 马秀荃
2.气体火花开关放电的数值模拟 [J], 高景明;刘永贵;殷毅;杨建华
3.球隙火花开关的高压触发装置设计 [J], 孙旭霞;孙伟;姚梦钰;张世英
4.用于高压纳秒脉冲杀菌系统的气体火花开关研制 [J], 陈炜峰;朱海峰
5.气体火花开关高温气体冷却的三维模拟 [J], 殷毅;刘金亮;高景明;吕治辉
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一
等一 面 N I
N
( 1 )
() 2
一
式中: 是 S F 气体 分 子基态 的光激 发截 面 ; 是 激发态 的光 电离 截 面 ; r为激 发态 寿 命 ; 为激 光 频 率 ; v h为普 朗克常数 ; 为激 光强度 ; J N , 和 N 分 别为 激发态 分子 、 N 自由电子 和 中性 分子 的数 密度 。在 0℃和 0 1MP . a 时, N≈2 67 0 c ; 弱 电离情 况 下 , 可视 为常数 。 .8 ×1珀 m一 在 N
弱 , 要加强 。 需
激光 触发气 体 间隙放 电有 3个 发展 阶段 : 体分子 吸收激 光 而被激 发 和 电离 ; 气 自由电子 和其它 带 电粒子 在 电场 作用 下发 生漂移 运动 , 它们 与 中性粒 子发 生碰撞 , 产生 电离 、 附和 复合 等反 应过 程 ; 并 吸 漂移运 动 的 电子和 其它 带 电粒 子受 到 电场 的欧姆加 热 , 经过碰 撞作 用 , 体温度 升 高 , 渐 发生 热 电离 。一般 情况 下 , 体温 度 再 气 逐 气 接近 1 它 的导电率 迅速增 加 , O K, 导致 开关 闭合 。本 文将对 激光 电离 、 碰撞 电离 和 热 电离 分 别进 行 讨论 , 模 并 拟 Wod rh和李 洪涛 的激 光触 发 S 。 o wot F 气体 间 隙开关 实验 []考察 等 电压 压力 比值 ( / ) 况 下 , 迟 时间 1, V p情 延
与充气 压 力 的关 系 。
1 S 6 体 及 碳 氢 化 合 物 的 激 光 电 离 F气
研 究碳 氢化 合物气 体 电离 的原 因有 两个 : 一般 的商 用 S 。 百 万 分之 几 的碳 氢 化合 物 , F含 例如 , , 化 苯 , 苯 氟 二 乙基 胺 , 甲胺 及 氮氧化 剂等 ; 次 , 氢化 合物 的 电离势 较低 , 电离 截 面较 大 , S 。 三 其 碳 光 为 F 气体 的 电离 提供 初 始 的 自由电子 源 , 以 , 所 这类 气体 又 称 为种子 气体 。当 S 。 F 气压 为 0 1MP . a时 , 常设种 子气 体 的粒 子 数 密度 通
为 Nd≈ 1 ¨ m~ 。 o Oc
11 S 6 . F 气体 的激 光 电离
S。 F 气体 的激光 电离 要求 多光 子过 程 , S 。 体 的 电离 能 (5 1e 比光量 子 的能 量 ( F激 光 , V) 因 F气 1. V) Kr 5e 要高 。我 们应用 2光 子 电离 模 型来模 拟 激光 电离方 程口 一
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强 激 光 与 粒 子 束
第 1 卷 8
假 定激 光脉 冲形 状为矩 形 , 则在 脉宽 时 间 内 , 1 ,2式 可近 似得 到 自由电子 产额 的光 电离 率 为 由() ()
*
收 稿 日期 :0 50 *3 修 订 日期 :0 50 —3 2 0—12 , 2 0 —82 基金项 目: 中国 工程 物 理 研 究 院 基 金 资 助 课 题 (0 3 2 3 2001) 作者简 介: 王文斗(9 6 , , 15 一) 男 研究员 , 主要从事计算物理研究工作 ;ww l 5 ap a. n d 0 @ce. cc 。
文章 编 号 : 10 —3 2 20 ) 40 5—6 0 14 2 (0 6 0.6 70
S 6 体 间 隙开 关 激 光触 发 延 迟 的数 值 模 拟 F气
王文斗, 王刚华, 李洪涛, 林其文
( 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 6 1 0 ) 2 9 0
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第l 8卷
第 4期
强 激 光 与 粒 子 束
HI GH OW ER P LAS ER AND PARTI E CL BEAM S
Vo _ 8。 . l1 No 4
Apr 20 6 ., 0
2 0 年 4月 06
关 键 词 : 激 光 触 发 I S 。 体 ; 气 体 开 关 l 延 迟 时 间 I 闭合 时 间 F 气
中围 触发气 体 间隙开关 是 脉冲 功率 系统 包 括 ZPnh内爆 装 置 的重 要 单 元 之 一 , 的 放 电物 理 机制 是 比 —ic 它 较复 杂 的 , 其学科 领 域属 于气体 放 电物 理 , 论模 拟有 一定 深度 和 难 度 。圣 地 亚 国家 实 验 室 ( NL 在 2 纪 理 S ) O世 9 O年代 初 为应用 于 P F I 冲功 率加 速器 , B AI脉 在实 验和 理论上 都进 行 了研究 [ 。探 讨 了 N , S 。 1 ] O ,F 等气 体 电 离 的主要 机制 , 电场 中带 电粒 子 的动力 学方 程进 行 了 0维 、 维 研究 , 得 了一 定成果 。2维数值 计算 工作 也 对 1 取 正在 进行 中 。中 国工 程物 理研究 院 也对 气体 放 电开 关 开展 了 比较 深 入 的实 验研 究 [ , 而 ,理 论 工作 还 很 薄 2然 ]
摘
要 : 建立 了激光触发 S 气体 间隙开关的 0维数值模型 . R 数值计算 结果与 国内外实验进行 了比较 .
计算 的延迟时间与实验结 果符合较好 。在充气压力一定 时, 延迟 时间随激光 能量 、 工作 电压 比的增 加而减 小 . 并且延迟时间一 工作电压比的曲线斜率也是随激光能量和工作 电压 比的增加而 减小的 。当激光 能量一定 时 , 延 迟时间随充气压力的减小和电压的增加而减小 .并且 不同充气压力 的延 迟时间随 电压变化 的曲线斜率 是随 电 压的增加而减小的。但是 , 电压压力 比值情 况下 , 等 延迟时间是随充气压力 的增加 而减小的。