【摘 要】
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在电力系统接地领域中,强电流冲击下土壤击穿研究较为广泛。相比之下,用于土壤修复的小电流、非平衡放电机理研究较少,大部分研究集中于土壤放电对不同种类污染物的降解效率。本文目的为研究高电压在土壤中产生的电晕放电特性,通过实验探索了外加电压、土壤密度、土壤粒径、含水量等参数对土壤放电的影响,分析了在固-液-气共存的多相介质中的放电机制,并从电学和光学两个方面讨论了土壤放电实验现象和机理。首先,本文详细介
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在电力系统接地领域中,强电流冲击下土壤击穿研究较为广泛。相比之下,用于土壤修复的小电流、非平衡放电机理研究较少,大部分研究集中于土壤放电对不同种类污染物的降解效率。本文目的为研究高电压在土壤中产生的电晕放电特性,通过实验探索了外加电压、土壤密度、土壤粒径、含水量等参数对土壤放电的影响,分析了在固-液-气共存的多相介质中的放电机制,并从电学和光学两个方面讨论了土壤放电实验现象和机理。首先,本文详细介绍了等离子体技术以及等离子体诊断技术的原理机制,研究土壤电晕放电的发展过程。在此基础上,结合不同类型的高压电源以及电荷耦合元件（Charge coupled Device,CCD）,设计出一套高压土壤电晕放电实验系统,并基于有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对放电模型进行电场模拟计算。通过仿真结果发现,土壤放电中在针尖附近电场场强最大,并在向外延伸过程中场强迅速减小。与空气中放电情况相比,其放电范围较大。仿真结果与实验所得结论相一致。其次,本文以硅藻土为研究对象,在搭建的土壤放电平台上进行系统实验。在直流与脉冲电源的作用下,探究电压等级、土壤紧实度、粒径大小、含水量等对于土壤放电的影响。并通过分析正负直流、脉冲激励土壤放电现象,对土壤放电的机理进行研究。实验表明,在直流高压土壤放电中,由于电荷的积累,针尖附近会产生暗区。在高密度高湿度条件下,硅藻土更容易发生放电现象,但过多的水分会产生传导电流,反而对土壤击穿有抑制作用。同时,对于粒径较大的土壤样品,在较低的电压下更容易转变为火花放电。最后,通过搭建光谱诊断实验平台进行空气放电轴向、径向光谱拟合,采用斯塔克展宽法计算出等离子体转动温度和振动温度,并对负极性直流高压土壤电晕放电进行光谱诊断,研究不同电压等级和不同湿度对等离子体温度的影响。实验表明,在高电压、高湿度状况下,土壤放电等离子体振动温度会显著提升,即放电越剧烈,等离子体振动温度越高。
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