[发明专利]一种正立式压缩气体标准电容器电极参数的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种正立式同轴结构的压缩气体标准电容器电极参数的设计方法，特别是针对正立式标准电容器高低压电极、屏蔽电极尺寸和材料的设计方法，其属于标准电容器的设计方法领域。

背景技术

通常，标准电容器多采用倒立式结构，而多数的设计方法也针对此种结构。但倒立式结构标准电容器高压电极绝缘筒外场强及电位分布难以调整，设计复杂。而正立式标准电容器由于高低压电极均安装于封闭金属壳体内，有效地解决了该问题。

目前，对于正立式标准电容器的电极参数设计尚没有相关文献报道。中国发明专利《特高压标准电容器》（申请号：200710168924.2,申请日：2007-12-17）提出一种特高压标准电容器，是将高压电极和低压电极均用绝缘支撑件固定在底部的压力容器罐体内的正立式结构，克服了标准电容器电压等级的提高影响其电压系数的提高的问题；对于现场试验用结构，该发明将标准电容器分成3个独立密封的气室，解决了大型试验设备不便运输的难题，以便用于现场试验及检测，然而，该专利并没涉及到关于电极参数设计方法方面。

有鉴于此，本发明提出一种正立式压缩气体标准电容器电极参数的设计方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为正立式压缩气体标准电容器电极参数的设计提供一种简单、快速、有效的设计方法。

本发明的技术方案是：一种正立式压缩气体标准电容器电极参数的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）    根据压缩气体标准电容器的标准文件规定，确定不同电压等级下电容器的相关参数要求，包括电容量C，电压系数                                                ，温度系数；

（2）    根据使用条件要求，选择绝缘气体，确定电极表面最大场强允许值E1_max及屏蔽电极表面最大允许场强E2_max；

（3）    选取高低压电极有效对应长度初始值l ，l值需要根据r₁，r₂计算结果调整，依据同轴电容器电容量变形公式：

                     （1）

计算得到，其中r₁，r₂分别为高低压电极半径；

（4）    将带入同轴结构表面场强计算公式：

                           （2）

计算得r₁，进而由得r₂，考虑装置尺寸外观，确定r₁，r₂结果是否合理；

（5）    考虑加工要求，对步骤（4）中求得的r₁、r₂做向上取整数处理，对应的l值由公式（1）反推获得；

（6）    低压电极端部圆弧半径r₃由于处在屏蔽电极内，只需考虑安装即可，选取合适半径；

（7）    屏蔽电极过渡圆弧半径r₀选取，将E2_max值带入如下公式中，计算得到圆弧半径r₀：

                         （3）

其中U为高压电极最大工作电压，d为屏蔽电极端部圆弧与高压电极间距，d = r₂-r₁； 

（8）    根据步骤（5）中计算的l值，(6)、（7）中计算得到的r₁、r₂及r₀在Ansoft Maxwell电磁场仿真软件中搭建二维与三维仿真模型并设置相应参数；