【摘 要】
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分形几何是描述具有自相似性结构图形的有力工具。实际观测结果认为,气体放电经常产生狭窄的放电通道,通道强烈的分枝构成了复杂的随机图形。由于不规则的长空气间隙放电路径
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分形几何是描述具有自相似性结构图形的有力工具。实际观测结果认为,气体放电经常产生狭窄的放电通道,通道强烈的分枝构成了复杂的随机图形。由于不规则的长空气间隙放电路径具有自相似性,所以可将分形几何应用于长空气间隙放电路径、雷电发展路径的模拟中。这对建立更为精确的超特高压输电线路绕击模型,提出合理的防雷设计方法提供技术基础,不仅具有广阔的实际应用背景,而且具有重要的理论意义和学术价值。本文在NPW模型的基础上,建立了考虑气体放电流注生长所用时间的模型。介绍了流注生长概率模型的物理背景,给出了计算机仿真步骤:先根据Peek的电晕起始判据,判断了电极电晕起始,然后计算求解区域的电位分布,其中放电外通道电位由拉普拉斯方程求解,含空间电荷的放电内通道电位由泊松方程、电流连续性方程和欧姆定律共同决定。再根据流注生长形成时间公式对放电路径形成所用时间进行计算,并且选定最小生长时间的发展点作为下一个放电点。选取棒—板间隙作为仿真电极结构,考察了发展概率指数η对放电路径分形维数、击穿时间和流注区电荷量的影响,仿真分析棒半径对电晕起始时间、流注区分形维数和流注区电荷量的影响;流注区电导率对流注区分形维数和流注区电荷量的影响。选取棒—导线间隙作为仿真电极结构,仿真分析自然对数形式、指数形式、幂函数形式三种不同流注生长概率选择判据下流注发展情况。为开展雷电屏蔽模拟实验研究和考察流注生长时间模型的准确性,设计了模拟实验对象,直流充电隔离回路,统计了实验绕击导线击中概率,并基于流注生长时间模型进行雷电屏蔽模拟实验的计算机仿真。对比了计算机仿真结果和实验结果。分析了仿真结果与实验结果符合得不够理想的原因。
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