为了进一步探索高真空度下，灭弧室真空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对不同压强下的真空断路器灭弧室屏蔽罩及其周围电场进行仿真分析，并通过模拟灭弧室真空测量实验对分析结果进行验证，借此探索出真空断路器灭弧室内真空度与灭弧室外电场电位间的对应关系，为实现真空断路器高真空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。
真空断路器真空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，通过对灭弧室内真空区域属性的设置来模拟不同的真空度条件，即通过改变εr来模拟不同真空度状态。
然而通常真空度的高低是以压强大小来描述的，为实现相对介电常数对真空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。
真空断路器真空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，可以令真空断路器真空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。
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