[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

摘要

本发明涉及一种正立式压缩气体标准电容器电极参数的设计方法。该设计方法将电容器电容量与电场计算有效地结合起来，可以快速得到电极参数的初始值。根据仿真计算对电容量及场强值进行微调，即可得到电极尺寸确定值。同时通过理论计算可以方便的对电极材料做出选择。本发明的设计方法简单实用，逻辑性强，可有效地提高设计效率，可广泛用于标准电容器电极参数的设计。

主权项

1.一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：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；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；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；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；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；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；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； 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；利用Ansoft Maxwell软件仿真计算高低压电极间场强值分布及最大场强值E1_max和E2_max是否小于步骤（2）中的基准值，同时提取高低压电极电容量C_cal；计算与步骤（1）中设计值C差值，由如下公式计算高低压电极对应长度调整值：（4）根据步骤（9）中计算得到的，在Ansoft Maxwell软件中重新调整、搭建模型，设置相应参数，根据结果重复步骤（9）、（10）直至全部参数满足要求，完成参数设计；将不同电极材料的膨胀系数和弹性模量E分别带入公式（5）和（6）计算电容器理论温度系数与理论电压系数，根据计算结果确定电极材料，（5）其中T₂，T₁为温度（℃），a=U/E_max-，d₀为电极厚度；（6）其中d₁，d₂分别为高低压电极厚度，U为工作电压有效值。