SF6介电特性及应用
作者：郑殿春
出版时间：2018年版
内容简介
本书阐述SF6分子结构、SF6气体放电机理以及分解产物种类，同时论述SF6及其混合气体间隙放电过程的分析方法，展现其放电过程的触发、带电粒子行为、气体组分与激励源的关联性，并分析纳秒脉冲电压和高频电压下的介质覆盖电极SF6放电现象和非线性特征，依据电介质理论和流体力学方法分析超临界流体氮（pc=1～5MPa，Tc=127～307K）的放电过程，并简述SF6绝缘变压器绕组温升计算方法，以及SF6断路器灭弧室喷口场量对介质恢复的影响。
目录
目 录
第1章 绪论 1
1.1 SF6应用现状 1
1.2 SF6与PFC混合气体 3
1.3 发展趋势 3
第2章 SF6击穿特性 5
2.1 SF6分子结构 5
2.2 带电粒子产生与消失 6
2.3 均匀电场下SF6击穿 8
2.4 自持放电与流注 10
2.5 极不均匀电场下SF6击穿 13
2.6 稍不均匀电场SF6击穿 15
2.7 脉冲电压下SF6的击穿特性 16
2.8 电极表面状态、导电微粒对SF6气体击穿特性的影响 18
2.9 SF6气体击穿电压估算方法 22
2.10 SF6气体分解物与毒性 23
第3章 SF6间隙放电特性 28
3.1 数学模型 28
3.2 FCT法与求解 29
3.3 SF6间隙放电特性 30
3.3.1 平板电极均匀电场 30
3.3.2 棒-板电极SF6放电过程 37
3.4 纳秒脉冲电压下SF6间隙放电特性 44
3.4.1 SF6间隙放电行为特征 45
3.4.2 初始条件对放电过程的影响 49
第4章 纳秒脉冲电压电极介质覆盖SF6放电特性 59
4.1 纳秒脉冲电压气体放电机理 59
4.1.1 流注机理 59
4.1.2 电子崩链模型 59
4.1.3 逃逸电子模型 60
4.1.4 快速电离波理论 61
4.2 纳秒脉冲电压下对称电极介质覆盖SF6放电特性 61
4.2.1 模型 62
4.2.2 MacCormack算法 64
4.2.3 边界条件 66
4.3 电极介质覆盖放电影响因素 67
4.3.1 纳秒脉冲电压幅值的影响 67
4.3.2 纳秒脉冲电压上升沿的影响 70
4.3.3 气隙尺度的影响 72
4.3.4 介质覆盖层参数的影响 75
4.3.5 气体压强的影响 79
4.4 非对称电极介质覆盖SF6放电特性 83
4.4.1 电压幅值的影响 83
4.4.2 脉冲电压上升沿的影响 87
4.4.3 气隙尺寸的影响 91
4.4.4 覆盖介质层厚度的影响 93
4.4.5 介电常数的影响 95
4.4.6 压强的影响 97
第5章 介质覆盖SF6放电非线性行为 100
5.1 混沌概念 100
5.1.1 Hopf分岔 100
5.1.2 混沌现象 100
5.1.3 最大李雅普诺夫指数 101
5.2 介质覆盖SF6短间隙放电模型 102
5.2.1 SF6电负性气体放电过程表述 102
5.2.2 非线性方程的SG算法 104
5.3 电极覆盖SF6短气隙放电过程的时空行为 105
5.3.1 电极覆盖SF6短气隙放电动力学特性 105
5.3.2 电荷输运与放电电流脉冲的关系 107
5.4 影响因素 108
5.4.1 电压幅值的影响 108
5.4.2 电压频率的影响 109
5.4.3 气隙尺寸的影响 110
5.4.4 介质εB的影响 112
5.5 SF6短气隙放电的时空特征 112
5.6 SF6短气隙放电的混沌演化 119
5.6.1 准周期道路通向混沌的演化 119
5.6.2 倍周期道路通向混沌的演化 124
第6章 SF6放电轨迹的分岔现象 129
6.1 气体放电经典理论 129
6.1.1 汤逊理论 129
6.1.2 流注理论 130
6.1.3 非均匀电场的气隙击穿 130
6.2 SF6气体放电轨迹与分形 132
6.3 SF6放电过程的分形表征 133
6.3.1 计盒维数 133
6.3.2 计盒维数的计算 133
6.4 基于WZ模型的SF6放电通道分叉特性 134
6.4.1 计算模型 134
6.4.2 模型电极结构及求解区域剖分 136
6.4.3 计算步骤 136
6.5 SF6放电通道分叉特性 137
6.5.1 η对放电通道发展的影响 138
6.5.2 放电阈值场强Ec对放电通道发展的影响 139
6.5.3 维持电场Es对放电通道发展的影响 140
6.6 基于改进WZ模型的SF6放电通道分叉特性 142
6.6.1 短气隙放电通道发展概率模型 142
6.6.2 数值仿真流程 144
6.7 SF6放电通道分叉演化过程 144
6.7.1 外施电压对放电通道发展的影响 147
6.7.2 电导率的影响 149
第7章 SF6混合气体放电特性 152
7.1 SF6混合气体放电研究方法 152
7.1.1 获取放电参数方法 152
7.1.2 理论计算方法 153
7.2 SF6/N2放电特性 153
7.2.1 电场特性及电极布置 154
7.2.2 工频电压SF6/N2击穿特性 155
7.2.3 冲击电压SF6/N2击穿特性 163
7.3 SF6/N2击穿影响因素 172
7.4 SF6/N2混合气体放电参数 175
7.5 替代SF6混合气体研究的最新进展 180
7.5.1 c-C4F8和CF3I应用前景 180
7.5.2 SF6混合气体与c-C4F8和CF3I混合气体比较 182
第8章 SF6/N2/CO2放电特性 189
8.1 50%-50%SF6/N2间隙均匀电场放电特性 189
8.2 纳秒脉冲电压下50%-50%SF6/N2放电过程 195
8.2.1 纳秒脉冲电压幅值的影响 195
8.2.2 纳秒脉冲电压上升沿时间的影响 206
8.3 SF6/N2/CO2放电特性 216
8.3.1 不同混合比SF6/N2/CO2气体放电特性 217
8.3.2 0.2～0.6MPa下SF6/N2/CO2放电特性 227
第9章 超临界氮放电特性 237
9.1 超临界氮物性与放电模型 238
9.1.1 超临界氮 238
9.1.2 超临界氮放电过程控制方程 239
9.2 超临界氮放电特性 241
9.2.1 击穿场强与压强的关系 242
9.2.2 3.4MPa下超临界氮的放电特性 243
9.2.3 击穿场强与温度的关系 246
9.3 绝缘特性恢复 250
第10章 SF6绝缘变压器 253
10.1 SF6气体绝缘变压器特点 253
10.2 发展趋势 254
10.3 结构与设计要点 255
10.4 绝缘配合与温升计算 256
10.4.1 自冷式SF6绝缘变压器温升计算 257
10.4.2 自冷式SF6/N2绝缘变压器温升计算 260
第11章 SF6应用于GIS 271
11.1 电弧与SF6灭弧特性 272
11.1.1 电弧形成 272
11.1.2 物理过程 273
11.1.3 电弧熄灭 274
11.1.4 SF6气体中的电弧 275
11.2 SF6断路器灭弧方式 279
11.3 灭弧室喷口电场 279
11.3.1 分析方法 280
11.3.2 计算模型 281
11.3.3 灭弧室场量对介质绝缘回复的影响 288
参考文献 292
附录 295
