高气压SF_(6)中毛细管放电等离子体的喷射特性

摘要

毛细管放电等离子体喷射是实现极低工作系数下间隙开关触发导通极具潜力的技术路线,而高气压SF_(6)对等离子体喷射的“抑制效应”直接影响喷射极限和触发特性,亟待开展相关研究。为此构建了高气压SF_(6)中毛细管等离子体喷射实验平台,研究了不同触发能量、毛细管结构和气压对等离子体喷射特性的影响,分析了不同放电次数后的性能劣化过程和机理。结果表明,等离子体喷射发展呈射流状,经过稳定增长到最大高度后迅速消失;提高触发能量可显著提升喷射速度和高度,但存在饱和效应;随着毛细管腔长度增加,喷射速度和高度呈现先增大后减小的趋势,这是消融产气量和寄生体积共同影响所致。SF_(6)气压在0.1~0.5 MPa增加时,等离子体喷射被显著抑制,最大喷射高度从6.3 cm下降至4.3 cm,喷口速度从1710 m/s下降至960 m/s。长期重复放电过程中,等离子体喷射速度和高度均呈现缓慢下降趋势,其主要原因是毛细管材料消融导致微腔形变和寄生体积增大。该研究为高气压SF_(6)中毛细管放电喷射等离子体特性提供了基础数据,对SF_(6)气体间隙开关的性能提升和推广应用具有重要意义。