电力电容器极板边际的电场为极不均匀电 场,其核算是个难题。数十年前就有一些学者挑 战这一难题,并宣布了他们的研究成果¨圳。文献 中有多种核算电场的方法可用于电容器极板边际 电场的核算,主要有保角变换法有限元法等,但因 其核算均过于杂乱而不方便运用。至今电力电容器 规划核算的惯例项目中只核算作业场强(即均匀 场强),不核算边际场强№J。因为缺少适用的核算东西,有关电力电容器极板边际电场的问题很 少被关注,基本上还是一片茫然。人们,特别是专 业的规划和研究人员,希望找到一种“理想的”计 算极板边际电场的简易方法,以便研究元件结构 的形状尺度和介质的电气物理参数等与极板边际 电场的联系,并为在电力电容器规划核算的惯例 项目中增加边际场强的核算供给适用东西。所谓 “理想的”简易核算方法应是:核算依据的物理模 型与实际基本一致,因而能够表达其基本规则,允 许忽略一些细节避免该模型结构过于杂乱使剖析。
杂乱繁难;导出的核算公式简略便于经常运用,简 明易于了解,简练易于记忆;核算的成果契合逻 辑,能够给电容器的结构规划、功能剖析和制作工 艺供给理论指导。
依据上述指导思想,对有关问题进行了种种 探索,积累了一些成果。将其试用于电力电容器 的规划核算,对剖析电容器的功能以及比较和优 化规划方案等颇有帮助。现将部分成果宣布,恳 请专家们批评指正。
极板边际绝缘的区别现代高压并联电容器元件以油浸聚丙烯薄膜为极间介质,以铝箔为极板,极板的一端凸出于介质之外,另一端折边且凹于介质之中。这种极板凸出和折边的结构长处:改善了极板边际的电场散布,明显提高了部分放电功能,大大地降低了极板电阻和极板损耗、降低了温升,提高了热稳定性,能够使用凸出的极板进行元件间连接,简化了结构和制作工艺、节省了工时等所以被广泛选用。
文章针对现代电力电容器遍及选用的极板凸出和折边结构,运用简化的电路模型求解 极板边际绝缘中的电场散布,给出了表达边际电场的一些概念和核算电场散布的一些公式,还 给出了极板边际电容的核算公式。极板边际绝缘中的电场散布极不均匀,最大场强出现在极 板边际的表面上。其值等于均匀场强与电场畸变系数的乘积,跟着备至板边际的距离加大,遵 循指数函数规则敏捷衰减为零。这些概念和公式有助于对边际电场的认识和了解,能够对电 容器的结构规划、功能剖析和制作工艺供给理论指导。
定论 1)电容器极板边际绝缘最薄弱部分是其油 隙。油隙中的电场为极不均匀电场,最大场强出 现在极板边际表面上,其散布为敏捷衰减的指数 函数。 油隙中的最大场强等于元件电压与特征厚度 6的比值。6还是极板边际电位或场强散布的衰 减常数,通过一个6厚度电位或场强衰减为 0.368。通过46厚度衰减为0.018 3,们厚度以外 电场实际上已衰减为零了。用式(12)能够十分 方便核算出艿。6约为极间介质总厚度的一半。 2)油隙中的最大场强能够通过均匀场强与 电场畸变系数Kqh的乘积来求得。用式(13A)可 以十分方便的核算出电场畸变系数