[发明专利]不等电容、不等台阶、分段等厚度电容芯子的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不等电容、不等台阶、分段等厚度电容芯子的设计方法。

背景技术

目前，对套管电容芯子的设计方法主要有：

1)等电容、等台阶、不等厚度的设计方法，国内基本上采用这种方法；

2)在等电容、等台阶、不等厚度的设计方法的基础上，利用电子计算机进行电场数值计算的结果来调整设计参数进行设计。

这两种方法的设计原理都是等电容、等台阶、不等厚度，利用这种方法进行电容芯子的设计存在以下缺点：由于绝缘层厚处的起始局场强低，因而使该处绝缘材料的电性能利用效率低；因各绝缘层承担的电压相等，而绝缘层的厚度变化较大，就使电容芯子各绝缘层间的电场分布不均匀性增大，造成了绝缘材料的浪费，从而就使电容芯子的直径增大，电容芯子的材料用效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是设计一种电容芯子的设计方法，可以对电容芯子的内部电场进行调整控制，提高产品电场的均匀性；可以调整电容芯子的外形尺寸达到比较满意的程度；并且还可以提高材料的使用效率。

为达到上述目的，本发明提出一种不等电容、不等台阶、分段等厚度电容芯子的设计方法。

先对电容芯子的设计原理进行一下分析。

电容芯子的极板边缘是电场集中处，局部放电往往先在此处发生，容易引起油的分解，产生气隙使局放电压下降，下面计算一下控制极板的电场数值和分布。利用许瓦兹-克里斯拖夫变换法，可计算出电容芯子二极板间包括边缘处的电场数值及其分布关系。

电容芯子的相邻两同轴圆柱形极板，可近似看作图1所示的两平行板电极结构。根据许瓦兹-克里斯拖夫变换法，求解图1中电场的公式可以计算写成公式(1)：

dz/dt＝[c(t+1)(t+τ)]/t    (1)

代入边界条件对(1)式积分化简后可得(2)式：

nπ＝(1/2)[τ-(1/τ)]+ln(τ)    (2)

表1列出了n与τ之间的对应值

表1

  n  3.01  4.01  5.02  6.02  7.01  8  9.05  10.07  10.98  12.06  τ  6.9  10.5  14.7  19.3  24.1  29.1  34.6  40.1  45.1  51.1