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基于Monte Carlo法参数求解的气/固界面沿面放电起始电压计算模型研究

       气/固界面沿面放电导致的绝缘子沿面绝缘失效是电力系统常发故障之一。为加强对气/固界面沿面放电的研究，本文建立了基于Monte Carlo法参数求解的气/固界面沿面放电起始电压计算模型，可对多种纯净或混合气体环境中的沿面放电起始电压进行计算。针对不同的气体环境，通过查询LXCAT数据库获取电子与气体分子之间发生反应的截面参数作为模型输入量。该模型通过计算电子在电场中的运动来获取电子的速度与位置信息，同时利用Monte Carlo法模拟电子与气体分子之间发生的激发、弹性、电离、和复合等各种基元反应，当电子分布达到稳态时输出电子通量输运参数电离系数α和附着系数η，并根据放电起始判据α=η求解放电起始临界场强E_cri。同时利用有限元法对试验电极结构下的Poisson方程进行求解，并利用Monte Carlo模型计算得到的临界场强E_cri对Poisson模型计算得到的界面最大场强E_max进行判定，求出气/固界面沿面放电起始电压V_IFO。

       为验证模型的准确性，本文以0.1Mpa SF₆气氛中沿面距离为3 cm的指形电极结构为例进行数值计算，计算得到沿面放电起始临界电场强度E_cri=86.62 kV/cm，对应电极结构下的沿面放电起始电压计算值为V_IFO计算=-49.2 kV。同时在气氛可控沿面放电观测平台中进行试验，利用光电倍增系统对沿面放电起始电压进行测量。经多次试验，取试验结果平均值可得V _IFO试验=-48.76 kV。在误差允许范围内可认为V_IFO计算=V_IFO试验，两者仅相差1%，由此验证了模型的准确性。