[发明专利]一种电极间隙电场不均匀系数计算方法

说明书

本发明公开了一种电极间隙电场不均匀系数计算方法，包括如下步骤：将稍不均匀电场中的圆润电极简化为几种模型，并给定数值后输入至Ansoft Maxwell低频电磁场分析软件Local_Variables列表中；绘制简化后的模型并导入分析软件；将两电极间的距离定义为变量d，在Ansoft Maxwell场计算器中输入计算简化后的间隙几何特性参数的表达式；将一个电极的电位设置为Ua，另一个电极电位置为零，并在场计算器中输入计算电场不均匀系数ff的表达式；将最小网格尺寸设置为0.01*r，离散网格点击求解，直接计算获得间隙的电场不均匀系数ff；导出求解后的ff和p的函数关系数据，进行拟合获得参数a₁、a₂、a₃的值，计算电场不均匀系数ff。本发明能够快速确定间隙的电场不均匀系数，进而估算出间隙击穿电压。

技术领域

本发明涉及船舶中高压输电控制技术领域，尤其是一种电极间隙电场不均匀系数计算方法。

背景技术

随着船舶综合电力系统的推广应用，船舶中高压电器设备的绝缘设计面临前所未有的挑战。一方面。船舶空间有限，需要尽量控制电极间的距离以减小电器尺寸；另一方面，如果电极间的距离过小又会引发绝缘故障，缩短电器寿命，带来安全隐患。

借助设计手段，船用中高压电器中的电场避免出现极不均匀电场，设计人员常需要知道电极间隙电场不均匀系数，以便通过公式(1)来估算稍不均匀电场中的击穿电压U_b。

式(1)中E_m为击穿时的最大场强；d为间隙距离；ff为间隙的电场不均匀系数；获得电极不平衡系数的方法是模拟电荷法、实验法，这些方法需要反复调整电极间距，耗时长、成本高、且不易操作，对设计人员的要求较高，不便于设计的及时验证和修改。

因此，亟需一种能够快速获得稍不均匀电场电极间隙电场不均匀系数计算方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电极间隙电场不均匀系数计算方法，能够快速确定间隙的电场不均匀系数，进而估算出间隙击穿电压。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电极间隙电场不均匀系数计算方法，包括如下步骤：

(1)将稍不均匀电场中的圆润电极简化为几种模型，设置两级间的典型电压为1V，球或者柱面的半径定义为rr，并给定数值后输入至Ansoft Maxwell低频电磁场分析软件Local_Variables列表中；

(2)绘制简化后的模型并导入分析软件，将电极材料设置为金属，并将求解器的类型置为静电场求解器，在电极外部设置求解域，按实际问题设置求解域的材料；

(3)将两电极间的距离定义为变量d，同时在Ansoft Maxwell场计算器中输入计算简化后的间隙几何特性参数的表达式在场计算器中输入格式为/(+(rr,d),rr)，固定rr，设置合理的范围参数化d；

(4)将一个电极的电位设置为Ua，另一个电极电位置为零，并在场计算器中输入计算电场不均匀系数ff的表达式：ff＝E_m*d/U_a，在场计算器中输入格式为/(*(E_m,d),U_a)；

(5)将最小网格尺寸设置为0.01*r，离散网格点击求解，直接计算获得间隙的电场不均匀系数ff；

(6)导出求解后的ff和p的函数关系数据，使用公式ff＝a₁*p²+a₂*p+a₃，进行拟合获得参数a₁、a₂、a₃的值，计算电场不均匀系数ff。