龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究

来源:龙8国际pt娱乐官网技术网(www.chvacuum.com)南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室 作者:肖慧荣
  基于屏蔽罩电位测量龙8国际pt娱乐官网度的方法,是龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度在线检测方法中的一个主要研究方向。但是,目前还没有一个基于本方法的实用高龙8国际pt娱乐官网度测量系统。为了进一步探究断路器屏蔽罩电位与龙8国际pt娱乐官网度间的关系,本文借助于由克-莫方程建立的相对介电常数-压强间的关系,通过有限元分析工具对不同压强下的龙8国际pt娱乐官网断路器进行二维电场分析。结果表明,屏蔽罩电位与龙8国际pt娱乐官网度具有一定的对应关系,并可以通过龙8国际pt娱乐官网断路器外电场电位的测量来反应;龙8国际pt娱乐官网断路器外电场电位在压强小于10-2 Pa 时的变化十分微弱,而在大于10-2 Pa 时电位有较明显的变化。并通过实验室模拟测量实验,进一步验证了该结果的正确性。本文的分析结果给出了龙8国际pt娱乐官网断路器外电场电位随龙8国际pt娱乐官网度变化的规律,对基于屏蔽罩电位法在线测量龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度具有一定的指导意义。   龙8国际pt娱乐官网断路器是一种借助龙8国际pt娱乐官网的良好熄弧性能来实现大电流开断的开关装置。与传统的空气开关、油开关相比,龙8国际pt娱乐官网断路器有开断可靠、故障率低、维护量少、结构紧凑等优点,这使它逐渐在输配电系统中,特别是在中压领域得到了广泛的运用。   作为一种以龙8国际pt娱乐官网为熄弧环境的开关,龙8国际pt娱乐官网断路器内龙8国际pt娱乐官网度的高低是其重要的一个参数。然而,由于内部组件放气、密封口漏气以及密封组件渗气的存在,运行中的龙8国际pt娱乐官网断路器内部龙8国际pt娱乐官网度会随着工作时间的推移而下降。当龙8国际pt娱乐官网度下降到一定程度时,其开断性能就会得不到保证,这不仅会造成本身设备的损坏,还可能引起整个电网的故障。因此,对龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度的检测显得很有必要。龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度的检测方法分为离线检测与在线检测。在线检测凭借其操作简单,工作量少,实时性好等优点受到了人们的青睐。   目前常用的在线检测方法有耦合电容法、光电变换法、旋转式探头法、比例差分探头法和电磁波检测法,其中耦合电容法、光电变换法和旋转式探头法均是基于屏蔽罩电位的龙8国际pt娱乐官网度在线检测方法,所以对龙8国际pt娱乐官网断路器屏蔽罩电位的研究成为了龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度检测研究中的一个热点。文献通过搭建实验系统对不同压强下的屏蔽罩电位进行了测量,得出了灭弧室内部压强大于0.1 Pa 时与屏蔽罩上交直流电位的对应关系。文献通过物理数学模型建立了龙8国际pt娱乐官网灭弧室内气体压强与相对介电常数间的关系,对灭弧室龙8国际pt娱乐官网度和相对介电常数的关系进行了研究,得出了两者之间的对应关系,龙8国际pt娱乐官网技术网(http://www.chvacuum.com/)认为这为进一步分析龙8国际pt娱乐官网灭弧室龙8国际pt娱乐官网度和屏蔽罩电位联系机理提供了新思路。   为了进一步探索高龙8国际pt娱乐官网度下,灭弧室龙8国际pt娱乐官网度与屏蔽罩电位及周围电场间的关系,本文借助于有限元分析软件ANSYS对不同压强下的龙8国际pt娱乐官网断路器灭弧室屏蔽罩及其周围电场进行仿真分析,并通过模拟灭弧室龙8国际pt娱乐官网测量实验对分析结果进行验证,借此探索出龙8国际pt娱乐官网断路器灭弧室内龙8国际pt娱乐官网度与灭弧室外电场电位间的对应关系,为实现龙8国际pt娱乐官网断路器高龙8国际pt娱乐官网度在线监测和状态评估提供参考。 1、理论基础   ANSYS 静电分析以泊松方程为理论基础,结合电荷或电压等加载条件求解出分析对象的电场和电势分布。泊松方程如式(1) 所示,φ、ρe和εr分别为静电场电位函数、电荷密度和相对介电常数。 龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究   在ANSYS 静电分析中ρe和εr是分析过程中两个关键参数,分别代表着加载和材料属性。在仿真中,通过对灭弧室内龙8国际pt娱乐官网区域属性的设置来模拟不同的龙8国际pt娱乐官网度条件,即通过改变εr来模拟不同龙8国际pt娱乐官网度状态。   然而通常龙8国际pt娱乐官网度的高低是以压强大小来描述的,为实现相对介电常数对龙8国际pt娱乐官网度的表示必须先建立介电常数与压强之间的关系。下面借助克劳休斯-莫索缔方程和理想气体气态方程来建立εr-p 关系。 龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究   式(2) 为克劳休斯-莫索缔方程,其中NA为阿伏伽德罗常数,α0为空气分子极化率,ρ 和M 分别为空气密度和摩尔质量。对于确定的气体电介质,α0和M 可以看做常数。因此,可以令龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究并做整理,得到相对介电常数与空气密度间的关系。 2、模拟测量实验   为进一步探究灭弧室龙8国际pt娱乐官网度与电场电位间的关系,搭建了一套龙8国际pt娱乐官网灭弧室龙8国际pt娱乐官网度在线检测模拟测量实验,其实验系统如图5 所示。其中,涡轮分子泵(主泵) 与隔膜泵(前级泵) 组成泵组用以龙8国际pt娱乐官网的抽取,龙8国际pt娱乐官网腔给灭弧室提供稳定的龙8国际pt娱乐官网环境,为保证高龙8国际pt娱乐官网时灭弧室内气体压强的准确测量,实验系统采用了高精度的电容薄膜龙8国际pt娱乐官网规来测量高龙8国际pt娱乐官网时的压强,通过微调阀实现对腔内龙8国际pt娱乐官网的控制与调节。 龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究 图5 模拟实验系统   图6 为实验中的信号传感探头及其等效电路。其中,Us为屏蔽罩上电位,C0为屏蔽罩与金属板间等效电容。金属板所搜集电场信号经高压电容C1、C2分压后经同轴电缆线输出。 龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究 图6 传感探头及其等效电路   实验中,首先关闭微调阀,使龙8国际pt娱乐官网系统快速到达极限龙8国际pt娱乐官网,把探头放置于距屏蔽罩外壳125 mm 处,然后给灭弧室动触头加载6 kV 交流电压,并缓慢调节微调阀,在系统龙8国际pt娱乐官网稳定到所需压强时进行信号测量。实验测量范围为3.0 ×10 -3 ~ 1 Pa,结果如图7所示。   由图7可知,在所测范围内U0随着压强的上升也同步上升,具有高龙8国际pt娱乐官网区变化缓慢,低龙8国际pt娱乐官网变化较大,但在压强为10-2 Pa 附近变化可测的特点,与仿真结果所呈现的规律类似。 龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究 图7 模拟实验结果 3、结论   通过以上对龙8国际pt娱乐官网断路器在不同龙8国际pt娱乐官网度情况下的有限元电场仿真分析,以及模拟实验的测量分析,可以得出以下几点结论: 屏蔽罩电位与断路器外的测量点电位基本保持同步变化的关系,对测量点处电位的测量能够很好地反应屏蔽罩的电位; 在压强小于10-2 Pa 的高龙8国际pt娱乐官网下,测量电位的变化极其微弱,检测难度较大。但在压强处于10-2 Pa 之上时,测量电位有较大的变化,因此可以对此时的电位进行测量,作为龙8国际pt娱乐官网断路器检修的预警信号。本文的分析结果给基于屏蔽罩电位测量龙8国际pt娱乐官网度的方案提供了参考和依据,对在线龙8国际pt娱乐官网度测量系统的研究具有积极意义。   龙8国际pt娱乐官网断路器龙8国际pt娱乐官网度与电场电位关系研究为龙8国际pt娱乐官网技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。   http://www.chvacuum.com/vacuum-circuit-breaker/116835.html   与 龙8国际pt娱乐官网断路器 龙8国际pt娱乐官网断路器 相关的文章请阅读:   龙8国际pt娱乐官网断路器http://www.chvacuum.com/vacuum-circuit-breaker/