朱耀明
西安西电电力电容器有限责任公司，西安710082
1 干式全膜电力电容器的依据
根据物理学基础知识，可以推导出电力电容器元件电容计算公式：
原苏联从事电力电容器事业的科技工作者根据元件极板中，固体介质之间存在间隙的实际情况，在公式（1）中引进了压紧系数k，此时公式（1）可写成：
现在生产全膜电容器时，元件电容计算公式相应可写成：
式中：Dcp—元件平均直径；
bm—元件极板铝箔宽度；
εf—油膜复合介电系数；
Wy—元件圈数；
nmdm—极板间固体介质总厚度；
k—反映介质松紧程度的系数
根据k的定义：极间固体介质厚度与极间距离之比。用公式表示：
式中：dm—极板间一层膜厚度；
nm—极板间膜层数；
dy—极板间油层总厚；
公式（2）是目前普遍采用的油浸膜电力电容器元件电容计算公式，在生产油膜电容器时，取k＜1，极间等效介质结构如图1。
根据图1，总的电容C由Cm、Cy串联组成，所以可写成：
式中：εm—极间固体介质膜的介电系数；
εy—浸渍剂（油）的介电系数
卷绕元件的平均直径公式为：
式中：D0—卷元件的芯轴直径；
by—元件厚度
djb—极板铝箔厚度；
Wy—元件圈数；
δ—考虑元件端头介质对元件厚度的影响，一般δ＝3～5。
笔者为了使元件电容和影响其大小的各因素间关系更为直观、明了，故在前人工作的基础上，把εf，Dcp代入公式（2）后化简得：
在电力电容器设计中，bm、D0、djb、dm的单位为cm，电容器元件电容单位用μF。
以电机工程手册第二版电力电容器篇第4卷第6篇中并联电容器BAM11/ 200－1W为例，将εm＝2．2，εy＝2．65，Wy＝69，bm＝40cm，D0＝9cm，djb＝0．0007cm，dm＝0．0015cm，nm＝2，δ＝3，k＝0．81代入公式（6）得：Cy＝9．04μF，计算结果与举例完成相同．
公式6为油浸膜电力电容器元件电容通用计算公式，当公式中各参数如有微小变动，都能直接计算出元件电容相应变化，这给电力电容器设计与计算带来极大方便。
此时，当公式6中，压紧系数k＝1时，则公式6可写成：
此时，元件极间结构示意图如图（2），由图2可知：
k＝1时，dy＝0，从真空浸渍角度论述，此时既抽不出元件膜层中水份，油也渗透不到膜层中，所以真空浸油的生产过程成为多余，从公式（7）可知，在k＝1时，εy从公式（7）中消失，元件电容Cy和油的介电系数εy无关，元件电容Cy仅和簿膜的介电系数εm，和元件极板面积成正比、和极间距离nmdm成反比。由于芯子不再需要真空浸渍，元件极板间固体介质层中没有油，所以称为干式全膜电力电容器，如果说公式（6）是油浸膜电力电容器元件电容通用计算公式，则公式（7）为干式全膜电力电容器元件电容通用计算公式，由此可知，全膜电容器既可以做成油浸式，也可以做成干式。
2 干式电力电容器的优点
干式全膜电力电容器与目前油浸式全膜电力电容器相比，具有下列优点：
①制造工序少，生产周期短；
②薄膜为光膜，没有油，生产成本低；
③无需大量抽真空浸渍设备，投资小，设备维护工作量小；
④不存在铝箔拆边和压花工序，电容器制造简单，产品质量容易保证；
⑤不存在漏油问题，深受用户欢迎；
⑥便于更换击穿元件，修理方便。
有人问：既然干式全膜电力电容器和目前油浸式全膜电容器相比，具有那么多优点，怎么就没有人发现？我想从电力电容器的发展过程，也许能较好回答这个问题，国内及世界各地，制造电力电容器时，都是从制造油浸纸电力电容器开始，在出现薄膜后，开始制造膜纸复合电容器，现在不断改进真空浸渍工艺，开始生产全膜电力电容器，电容器元件极间含有纸介质时，不可能做成干式电容器，因为压紧系数k＝1，dy＝0，虽然纸层之间及纸与铝箔之间没有水份，但纸的内部含有的约8％的水份将直接影响电容器技术性能，所以只能到全膜电容器时代，才有可能做成干式全膜电力电容器。
要生产干式全膜电力电容器，关键是如何控制元件压紧系数k＝1，在工程设计中，绝对要求k＝1是不可能的，但起码要做到k1，以满足产品技术要求。
根据原苏联文献记载：控制压紧系数k，只能在实验室做做工作，在电容器制造车间控制压紧系数k是不可能的，根据笔者设计计算认为，在生产电容器过程中，控制元件压紧系数k1是可以做到的，从而可以生产出干式全膜电力电容器。
参考文献：
［1］ 机械工程手册电机工程手册编辑委员会编．电机工程手册电力电容器第二版［M］．北京：机械工业出版社，1996．
［2］ 朱耀明．介绍膜纸复合电力电容器元件电容、场强计算公式［J］．电力电容器，1986，（4）：12～17
|
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）
