基于殷钢的高电压电容分压器研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第2期电工电能新技术Vo1．24．No．22005年4月AdvancedTlechnoloofE1ectricalEngineeringandEnergyAp．基于殷钢的高电压电容分压器研究李伟凯，郑绳楦(1．燕山大学信息学院，河北秦皇岛066004；2黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆163319)摘要：在光学电压互感器中经常用到电容分压器，但由于其分压比受温度变化的影响，致使应用受到限制；本文提出用殷钢制作电容分压器，通过与铜、铝制作的电容分压器相比

2、精度大为提高，在一40~(280℃温度范围精度达0．1％以内，为高精度电容分压器的设计提供了理论依据。关键词：殷钢；电容分压器；精度中图分类号：TM451文献标识码：A文章编号：1003—3076(2005)02—0017—03居里点以下时，出现反常的低膨胀。这种反常的热引言膨胀特性是由于合金本身固有的磁效应引起的，这光学电压互感器(OVT)的基本原理是利用功能种磁效应引起的体积变化与热胀冷缩效应相反，两材料(如晶体等)的物理效应，如泡克尔斯(Pockels)者相互抵消而得到很低的热膨胀系数。效应、电光克

3、尔(kerr)效应以及逆压电效应等进行电我们在某研究所定做的殷钢圆柱筒性能如下：压测量的；但由于光学材料的耐压能力较弱，且晶体线性膨胀系数Ot一60℃∞℃≤0．5×10～，密度本身存在线性双折射，理论计算⋯和实验结果都证8．18g／cm，电阻率75ttl2·em，弹性模量143GPa，维氏明：适当降低作用在晶体上的电压，对于提高互感器硬度238，弯曲点215℃，抗拉强度不小于470MPa，屈的温度稳定性极其有效，选择最大测量电压在200V服点不小于280MPa，伸长率不小于43％，其电阻温一1000V左右

4、为宜；故一般需要进行分压处理。度系数、导热系数随温度的变化分别见表1、表2。电容分压器因其结构简单(一般多采用圆柱形表1殷钢的电阻温度系数电容环进行分压)、绝缘性能强、体积小、重量轻、暂Tab．1Resistance’StemperaturecoefficientofInvar态性能好、造价低、无铁磁谐振、不存在爆炸危险、便温度范围cc电阻温度系数cc于实现等特点成为电压互感器进行分压的首选；25～lo016．1×10一但由于电容环对温度的敏感性，致使在实际应用25～2o014．9×10一中受到限制。25

5、～3o013．0×10一殷钢因其膨胀系数极小，成功地解决了电容分25～40O11．5×10一25～5o010．8×10一压器受温度变化的影响，通过误差分析证明了其可行性，为电容分压器的应用提供了理论依据。表2殷钢的导热系数Tab．2Heatconductioncoe筋cientoflnvar1殷钢性能指标温度K导热系数w／cm·k殷钢(Invar)是1896年法国人吉尧姆(C．E．373．20．149466．20．173Gujllaume)发现的，由于合金的尺寸在室温附近几乎567．10．188不随温度变

6、化，故取名“殷钢(Invar)”。663．60．202它是法文invariable的缩写，意思是尺寸不变。758．50．2l7殷钢在居里点以上时，与一般合金热膨胀相似，但在859．40．233收稿日期：2004．12—13基金项目：国家自然科学基金资助项目(50477001)作者简介：李伟凯(1965一)，男，山东籍，教授，在职博士，现从事光电检测与应用的研究；郑绳楦(1938一)，男，江苏籍，教授，博导，现从事电流、电压互感器及电力通讯的研究。维普资讯http://www.cqvip.coml8电工电能

7、新技术第24卷为：2圆柱形电容分压器分压比精度分析(u·尺·C一(u·尺·CC—C==(u·尺·CC电容分压器如图l所示，电容器由两个同轴心所以，温度对电容分压器分压比的影响即是温殷钢材料的圆柱筒组成，圆柱内充SF6气体；内圆柱度对电容值的影响，体现在当温度变化时，圆柱形电筒接高压电极，外面圆柱筒通过一高精密电阻接地，容器的几何尺寸发生变化，从而影响设计精度。接精密电阻的目的是屏蔽圆柱与地之间的耦合电容假定圆柱形电容器各部分温度均匀，且圆柱筒对分压器的影响；在图中：￡为圆柱的长度，r．为内的径向热膨胀是从

8、圆柱筒壁厚的中间位置向两边均圆柱筒的外半径，r为外圆柱筒的内半径，d为圆匀膨胀，即：内圆柱筒的外半径r．向外增加Ad／2，柱筒的壁厚。而外圆柱筒的内半径r向内减小Ad／2，则在温度电容分压器等效电路如图2所示，c为圆柱形为时有：电容器的电容，c为圆柱形电容器与地之间的耦合圆柱长度为：L=L[1+口(T一20~(2)]电容，尺为精密电阻。圆柱筒壁增量为：Ad=d一d=口·d(一20℃)内圆柱外半径为：r=r。+Ad／2外圆柱内半