[发明专利]一种具有双冗余、小容差的NPO高压陶瓷电容器

说明书

本发明提供一种具有双冗余、小容差的NPO高压陶瓷电容器，属于高压电容器技术领域。包括2个NPO圆形瓷片和2个金属端电极，每个NPO圆形瓷片的上下表面均被有金属电极层，2个NPO圆形瓷片进行串联，且第一NPO圆形瓷片的上表面金属电极层、第二NPO圆形瓷片的下表面金属电极层上分别焊接1个金属端电极，并分别作为高压信号输入电极和低压信号输出电极。本电容器解决了现有NPO高压陶瓷电容器作为高精度电子式电压互感器用高压臂电容，由于批量制备的电容容值波动范围较大而导致电子式电压互感器调试过程繁琐的技术难题，同时提高了电子式电压互感器的运行可靠性，可应用于电子式电压互感器、高压计量量测等电力设备。

技术领域

本发明涉及一种具有双冗余、小容差的NPO(Negative-Positive-Zero)高压陶瓷电容器，属于高压电容器技术领域。

背景技术

随着中低压配电网向着智能化方面发展，传统电压互感器由于存在体积大、易铁磁谐振、动态测量范围小等缺陷，迫切需要升级改造，以电子式电压互感器为代表的新型互感器得到快速发展。电子式电压互感器主要有三类：电容式电压互感器、电阻式电压互感器、阻容式电压互感器。其中，电容式电压互感器由于绝缘电阻高、可靠性高、体积小、功耗小等优势成为电子式电压互感器发展的主流。高压陶瓷电容器由于具有宽的工作温度范围、高可靠性、长寿命、体积小等优势成为35kV以下电压等级的电子式电压互感器的首选电容器。

从原理上来讲，电子式电压互感器是通过高压臂电容器和低压臂电容器的容量比来实现电容分压，高、低压臂电容器的电容分别为C₁、C₂，电网高压线路实际电压为U₁，则电子式电压互感器的输出电压U₂按照公式(1)计算：

对于电子式电压互感器通常要求在一定的温度范围内保持稳定的测量精度，即高低压臂电容的容量比保持不变，而对于实际的电容器其电容值是会随环境温度的变化而改变的，不同材料体系的电容器具有不同的电容温度系数。设高压臂电容器的温度系数为τ₁，低压臂电容器的温度系数为τ₂，将公式(1)整理为公式(2)：

从公式(2)中可以看到，理论上只要保证低压臂电容器的温度系数τ₂和高压臂电容器的温度系数τ₁相同就可以实现互感器的高测量精度。然而，在实际的运行过程中，由于环氧封装层热传导系数低、高低压臂电容器损耗差异以及环境温度差异等因素造成高低压臂电容器存在温度差，从而使得实际测量精度变差。另外，高低压臂电容器偏压特性的差异也同样引起测量精度恶化。因此，为了降低上述因素对测量精度的影响，采用零温度系数(<±30ppm/℃)的NPO电容器作为电子式互感器的高低压臂电容器成为最佳选择。

从应用上来讲，电子式电压互感器主要用于相序电压和零序电压的测量：

当用作相序电压测量时，A、B、C各相电子式电压互感器分别独立运行，即每相电子式电压互感器高压臂电容和低压臂电容串联并一一匹配。当采用NPO高压陶瓷电容作为测量相序用电子式电压互感器的高压臂电容进行调试时，因为额定二次输出值固定，即高低压臂分压比关系固定，若每一个高压臂电容容量固定，低压臂电容容值也就固定。如果高压臂电容容量存在分散性，为了实现标准的二次电压输出，将会导致低压臂电容容值千差万别，需要配备大量不同规格的低压电容型号供挑选，极大地增大了调试工作量。