基于分形理论的SF6/N2混合气体放电仿真

李 敏汪 沨许松枝陈晓林黄墀志谢望君

（1. 湖南大学电气与信息工程学院 长沙 410082 2. 长沙供电公司 长沙 410000）

基于分形理论的SF6/N2混合气体放电仿真

李 敏1,2汪 沨1许松枝1陈晓林1黄墀志1谢望君1

（1. 湖南大学电气与信息工程学院 长沙 410082 2. 长沙供电公司 长沙 410000）

为了研究SF6/N2混合气体电介质击穿现象，利用编写的Matlab程序对放电通道发展过程进行数值模拟，并结合分形几何原理计算放电树枝的分形维数。基于分形理论，建立了考虑空间电荷分布和引入物理时间的棒-板分形放电仿真模型，通过有限元方法（FEM）计算空间电场，并首次结合通量校正传输（FCT）法求解带电粒子连续性方程，研究了不同发展概率指数、不同放电阈值和SF6含量变化下分形放电特性。结果表明：概率指数越大，SF6含量越高，则分形维数越小，放电树枝分叉也越少；体积含量50%/50%的SF6/N2混合气体放电分形维数D=1.219 2，整个放电过程流注发展平均速度为1.15Mm/s，并得到了不同时刻空间电荷及轴向电场与电子浓度的分布。

放电 分形维数 SF6/N2混合气体 有限元方法 通量校正传输法 概率指数

0 引言

目前，关于SF6/N2混合气体流注放电的仿真研究比较多，其放电机理、绝缘性能和电晕放电特性成为研究热点[1-3]。现有的放电模型主要是针对放电后电晕形成和流注发展，没有从微观上很好地解释流注放电通道的形成过程。分形的概念最早由B. B. Mandelbrot[4]于1975年提出，它是一种用于研究和处理自然界与工程应用中不规则图形的强有力工具。SF6气体放电击穿现象非常复杂，放电过程会产生一些细小的放电通道，且放电通道明显呈现出树枝状的特征，有一定的随机特性和自相似特性[5]。……