[發(fā)明專利]一種超高壓同軸薄膜電容器及并聯(lián)式電容裝置和在高能電脈沖儲(chǔ)能設(shè)備中應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010765800.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114068181A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶泳培;王巖樓;邢韜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江都美電氣技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01G4/33
• 分類號(hào): H01G4/33;H01G4/32;H01G4/005;H01G4/224;H01G4/228;H01G4/38
• 代理公司: 杭州恒翌專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33298
• 代理人: 王從友

本申請(qǐng)涉及高能電脈沖儲(chǔ)能電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高壓同軸薄膜電容器及并聯(lián)式電容裝置和在高能電脈沖儲(chǔ)能設(shè)備中應(yīng)用。該同軸電容器包括金屬外殼體、導(dǎo)電軸芯和電容本體，導(dǎo)電軸芯同軸設(shè)置在金屬外殼體的內(nèi)部，電容本體包括表面分別設(shè)置有表面導(dǎo)電層的兩層薄膜基板卷繞成筒狀，設(shè)置在導(dǎo)電軸芯和金屬外殼體形成的筒狀空腔內(nèi)，并設(shè)置正極端面導(dǎo)電層和負(fù)極端面導(dǎo)電層分別連接兩層表面導(dǎo)電層構(gòu)成電容本體的正極和負(fù)極，正極一端與所述的導(dǎo)電軸芯相連接，負(fù)極一端與所述的金屬外殼體相連接。該電容器耐高壓、耐高溫，可以實(shí)現(xiàn)快速充放電，進(jìn)一步，通過(guò)拼接多個(gè)電容器，可以極大地降低分布電感損耗，進(jìn)而在井下流體中實(shí)現(xiàn)高能量大功率電脈沖的產(chǎn)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高能電脈沖儲(chǔ)能電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高壓同軸薄膜電容器及并聯(lián)式電容裝置和在高能電脈沖儲(chǔ)能設(shè)備中應(yīng)用，具體涉及一種用于油氣井下作業(yè)的高能電脈沖儲(chǔ)能設(shè)備。

背景技術(shù)

在地下資源開(kāi)發(fā)應(yīng)用的井下高能電脈沖發(fā)生器儲(chǔ)能器件中，電容總能量為U²×C/2，所以制約充電時(shí)間和脈沖能量大小的重要參數(shù)是電壓和電容值，而整個(gè)充放電回路電感也對(duì)充電效率和放電時(shí)間及功率有直接影響。現(xiàn)實(shí)工程應(yīng)用時(shí)經(jīng)常需要更多的放電能量和更高的功率，這就需要在儲(chǔ)能器件的電容和電壓這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)選擇上做相應(yīng)取舍，并且要在模塊化電容器制造和串并聯(lián)時(shí)盡量減少連接回路的總電感量。由于井下儀器的體積限制和高溫環(huán)境制約，目前的儲(chǔ)能電容器都是選擇較大電容和常規(guī)高壓進(jìn)行充放電，儲(chǔ)存電能有限且單次電脈沖能量一直難以提高；在井下儀器狹小的長(zhǎng)筒狀空間內(nèi)，傳統(tǒng)技術(shù)均需要通過(guò)多芯控制線纜進(jìn)行多個(gè)電容的串接并聯(lián)組合以提高總電容量，這些線纜排布后不僅占用了有限的儀器腔體空間，嚴(yán)重影響儲(chǔ)能電容器體積的有效擴(kuò)大，而且這樣的多芯纜線排布又嚴(yán)重增加了充放電回路電感，損失了能量也限制了充放電速度和電脈沖最終功率的提高。由于以上井下儲(chǔ)能電容器設(shè)計(jì)制造技術(shù)的缺陷和不足，制約了電脈沖技術(shù)在地下資源開(kāi)發(fā)方面應(yīng)用的適用范圍，也降低了該技術(shù)應(yīng)用時(shí)的地質(zhì)開(kāi)發(fā)效果。

中國(guó)實(shí)用新型專利（公開(kāi)號(hào)CN206163322U ，公開(kāi)日20170510）公開(kāi)了一種同軸電容，包括中心帶穿心孔的薄膜電容芯子，所述薄膜電容芯子設(shè)有兩個(gè)接線端子，接線端子包括內(nèi)外分布的內(nèi)接線端子和外接線端子，內(nèi)接線端子和外接線端子分別與薄膜電容芯子的兩端導(dǎo)電連接。該同軸電容的兩個(gè)接線端子呈內(nèi)外分布，有效消滅寄生電抗。但該專利電極為同邊輸出，外殼為抗干擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)拼接多個(gè)電容器，不能用于提高輸出電流，因此無(wú)法用于油氣井下高能脈沖放電。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)CN109339727A，公開(kāi)日20190215）公開(kāi)了一種用于油氣井下疏堵增產(chǎn)的同軸脈沖發(fā)生器，包括金屬外筒，金屬外筒內(nèi)依次設(shè)有儲(chǔ)能單元、限流電阻單元、放電開(kāi)關(guān)和放電電極，同軸設(shè)置且依次相連，儲(chǔ)能單元通過(guò)多芯控制電纜與金屬外筒外部的充電單元相連，儲(chǔ)能單元通過(guò)多芯控制電纜實(shí)現(xiàn)充電和放電控制，儲(chǔ)能單元包括金屬?gòu)椘蛨A柱體電容器，圓柱體電容器的軸心為正極，外殼為負(fù)極，其軸向兩端設(shè)有連接頭，連接頭通過(guò)金屬導(dǎo)體與軸心相連，圓柱體電容器通過(guò)連接頭首尾相連實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，其外殼通過(guò)金屬?gòu)椘c金屬外筒內(nèi)壁固定相連。這樣同軸的設(shè)計(jì)方法使得回路電感量極低，可有效增加輸出電流峰值，提高輸出電流，最大可輸出電流峰值大于20kA。

但是上述的同軸脈沖發(fā)生器也存在以下的缺陷：1、圓柱體電容器單個(gè)電容為并聯(lián)式的電容器，儲(chǔ)能有限；2、負(fù)極還需要通過(guò)設(shè)置金屬?gòu)椘c金屬外筒內(nèi)壁相連，這樣就需要增加金屬?gòu)椘c金屬外筒內(nèi)壁連接的結(jié)構(gòu)，增加了生產(chǎn)的成本也降低了連接的可靠性，金屬外筒一旦確定好之后，不能再增加電容器，不利電容器的更換和增減；3、為了保護(hù)放電開(kāi)關(guān)，在儲(chǔ)能單元后端設(shè)置限流電阻單元，這樣也限制了放電電流不利于放電功率的提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種超高壓同軸薄膜電容器，該電容器耐高壓、耐高溫，可以實(shí)現(xiàn)快速充放電，進(jìn)一步，通過(guò)拼接多個(gè)電容器，可以極大地降低分布電感損耗，進(jìn)而在井下流體中實(shí)現(xiàn)超高壓（10 kV-100kV）、高能量大功率電脈沖的產(chǎn)生。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：