基于混合数值模型的电晕笼内导线周围气体空间电荷密度分布规律仿真及验证

空间电荷密度分布是反映导线周围电磁环境的关键参量.对导线周围空间电荷密度分布开展研究,有助于了解导线电晕放电微观过程和电磁环境评估.为此融合流体模型、等离子体反应模型和玻耳兹曼方程组,开展了基于混合数值仿真模型的负直流电压下电晕笼内导线周围气体空间电荷密度分布规律研究,采用声脉冲法对不同因素作用下电晕笼内导线周围气体空间电荷密度分布进行了实测,并将仿真结果与实测结果进行比较,验证混合数值仿真模型有效性.结果表明:该混合数值仿真模型及参数实现了电晕笼内导线周围气体空间电荷密度分布的仿真,仿真结果与实测结果一致性好;电晕放电发展过程仿真结果表明,电离层开始发展的时间约在10-7 s量级,放电过程到达稳态的时间约在10-2 S量级;电压上升、气压下降和气温上升均会使电离层发展时间与到达稳态的时间减少;不同因素对空间电荷密度分布影响的仿真与试验对比结果表明:外施电压上升、气体温度上升或气体压强下降均会引起导线周围气体中空间电荷密度的增大,距离导线表面越近,电荷密度增大效应越显著.该成果为了解电力传输线周围气体空间电荷密度分布提供了有价值参考.