[发明专利]一种大尺寸电极初始流注阶段空间电荷动态分布计算方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸电极初始流注阶段空间电荷动态分布计算方法，其特征在于，包括步骤：S1)搭建正极性操作冲击下大尺寸电极放电过程高电位电流、空间电场强度联合监测平台，采集放电过程高电位电流i(t)和空间电场强度E(t)数据；S2)对高电位电流i(t)中的放电电流isubgt;f/subgt;(t)进行分时积分，获得初始流注阶段各时刻注入正电极端自由电荷增量ΔQsubgt;f/subgt;(t)；S3)统计初始流注阶段各时刻空间电场强度跃升增量ΔE(t)，根据电荷守恒原理获得各时刻空间电荷增量ΔQsubgt;s/subgt;(t)导致的电场强度跃升增量ΔEsubgt;s/subgt;(t)；S4)利用模拟电荷法反演各时刻空间电荷分布情况，获得正极性大尺寸电极放电初始流注阶段空间电荷动态分布变化规律。本发明提供的方法，可为揭示空间电荷对流注放电发展的引导机制奠定基础。

技术领域

本发明涉及电荷分布计算技术领域，特别是涉及一种大尺寸电极初始流注阶段空间电荷动态分布计算方法。

背景技术

均压屏蔽球是换流站阀厅中的一种重要金具，半径一般为0.25m～1m，其和周围接地体组成的空气间隙放电特性与长空气大尺寸球-板间隙相似。相较以往棒-板、棒-棒等空气间隙类型，大尺寸电极呈现电晕表面面积更大、空间电荷更密集、放电起始位置更随机的显著特点。放电过程空间电荷动态分布是分析流注特征的一个关键物理参量，因此有必要研究大尺寸电极初始流注阶段空间电荷动态分布规律。

Arevalo L和Becerra M学者假设棒-板间隙流注区域为顶角60°的锥体，利用模拟电荷法确定了流注区的空间电荷分布；Gallimberti团队建立了基于能量平衡思想的长流注发展等效电子崩模型，计算了棒-板间隙流注空间电荷量；华中科技大学谷山强学者分析了棒-板间隙初始电晕起始与流注发展的基本物理过程，基于模拟电荷法与电位畸变法推导了流注空间电荷增量计算方法；陈维江学者采用高电位电流测量系统对棒-板间隙放电开展研究，测量了注入棒电极的电流，并积分获得了初始流注注入自由电荷量。棒-板和棒-棒间隙流注区域放电过程中，棒电极放电区域相对集中，可认为流注通道电荷分布在棒电极端部，但大直径球电极的放电区域更大、流注起始位置分散性更为明显，因此仅采用目前常用的高电位电流测量系统无法定位初始流注阶段空间电荷的动态分布。放电通道中空间电荷的产生也会导致通道空间电场跃升，如谢耀恒学者利用电场传感器测量得到了棒-板间隙通道的泊松场跃升现象。因此，联合使用高电位电流测量系统和空间电场强度测量系统，可获得正极性大尺寸电极长间隙放电初始流注阶段空间电荷增量及其导致的空间电场跃升，进一步利用模拟电荷法反演得到空间电荷的动态分布。

发明内容

本发明的目的是提供一种大尺寸电极初始流注阶段空间电荷动态分布计算方法，可为揭示空间电荷对流注放电发展的引导机制奠定基础。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种大尺寸电极初始流注阶段空间电荷动态分布计算方法，包括以下步骤：

S1)搭建正极性操作冲击下大尺寸电极放电过程高电位电流、空间电场强度联合监测平台，采集放电过程高电位电流i(t)和空间电场强度E(t)数据；

S2)对所述高电位电流i(t)中的放电电流i_f(t)进行分时积分，获得初始流注阶段各时刻注入正电极端自由电荷增量ΔQ_f(t)；

S3)统计初始流注阶段各时刻空间电场强度跃升增量ΔE(t)，根据电荷守恒原理获得各时刻空间电荷增量ΔQ_s(t)导致的电场强度跃升增量ΔE_s(t)；

S4)利用模拟电荷法反演各时刻空间电荷分布情况，获得正极性大尺寸电极放电初始流注阶段空间电荷动态分布变化规律。

可选的，步骤S1)中所述正极性操作冲击下大尺寸电极放电过程高电位电流、空间电场强度联合监测平台包括大尺寸-板电极、高电位电流测量系统和空间电场强度测量系统，其中：