气态方程表达式

 

　　式中：ρ、ρ0 分别为特定状态(非标准状态)及标准状态下干空气的密度，单位kg/m3;P、P0 分别为特定状态(非标准状态)及标准状态下空气的压强，单位kPa;T、T0 分别为特定状态(非标准状态)及标准状态下空气的热力学温度，单位。标准状态下，T0=273 K、P0=101.3 kPa 时,组成成分正常的干空气的密度ρ0=1.293 kg/m3。将这些数值代入公式(5)，即可得到干空气密度ρ 的计算式为：

干空气密度ρ 的计算式

 

　　使用上式计算干空气密度时，应注意压强、温度的取值，式中P 为空气的***压强，单位为kPa;T 为空气的热力学温度，单位为K;T=273+t,t为空气的摄氏温度，单位为℃。将公式(6)代入公式(3)可以得到：

 

　　对公式(7)进行分析可知，当温度恒定时，只有P 和εr 两个变量，可设一常量Q= 3.48LT并将其代入公式(7)，可得：

 

 

　　由此可以得到介电常数εr 的表达式如下：

介电常数εr 的表达式

 

　　已知标准大气压强，P0=1.013×102 kPa, 空气相对介电常数为εr=1.0005548，将其代入公式(9)可以得到Q=1.825×10-6。故公式(9)又可以写成：

介电常数εr 的表达式

 

　　于是，可以得到干空气条件下真空度P 与空气介电常数εr 的确定对应关系。

 

2.3、真空度与介电常数的关系验证

　　文献中列举了一组通过把干空气介电常数εr 转换为波长测量得到的值。由公式(11)计算得到的P- εr 值也在表1 中给出，以方便与文献的结果进行对比。如表1 所示为干燥空气条件下，压强P 和介电常数εr 的对应关系数据。

 

表1 干燥空气压强P与相对介电常数εr 对应关系

干燥空气压强P与相对介电常数εr 对应关系

 

　　经过验证，干燥空气介电常数εr 的计算值与实验测量结果非常接近，相对误差很小。因此根据公式10 得出的压强与相对介电常数的关系，可以作为进行进一步仿真模型建立的参数条件使用，将仿真分析所需真空压强值代入公式，即可得到对应的相对介电常数值。计算实际灭弧室内压强范围对应的介电常数值于表2。

 

表2 灭弧室内压强范围对应干空气相对介电常数

灭弧室内压强范围对应干空气相对介电常数

 

　　这样便为进一步得到灭弧室内真空度压强与屏蔽罩电位的对应函数关系表达奠定了条件基础，作为真空断路器灭弧室真空度在线监测和状态评估的特征检测变量据理才能更为充分，本文工作可以为真空断路器真空度在线监测技术应用提供理论和技术支持。

 

3、结论

　　本文针对电力系统中广泛应用的真空断路器的核心部件之一真空灭弧室的在线监测的机理问题展开研究，以耦合电容法作为在线监测真空度手段。通过工作条件下的真空灭弧室的实际工作条件分析，为屏蔽罩电位检测为途径的真空度在线监测方式提供依据，建立了简化的真空灭弧室真空度在线监测物理模型，引入电介质物理学和高电压工程中的克劳休斯- 莫索缔方程，建立了真空灭弧室内真空度P 与相对介电常数εr的物理联系，并给出了相应的表达式。以电解质的相对介电常数εr 为中间变量，可见建立真空灭弧室内真空度P 与屏蔽罩上感应电位的联系机理。通过Uc 的连续在线检测便可以实现真空断路器灭弧室真空度的在线监测和状态评估。虽然在分析过程对模型做了必要的简化，本文研究工作为真空断路器的智能化和状态检修提供了必要的理论和技术支持，具有较好的借鉴价值。

 

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 2021-03-17本文摘自网络