[發明專利]一種電極間隙電場不均勻系數計算方法

在審

• 申請號: 202210286820.6
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114722659A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張輯;宋增;劉成;鄭猛;鐘黎萍;黃歡;胡松
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種電極間隙電場不均勻系數計算方法，包括如下步驟：將稍不均勻電場中的圓潤電極簡化為幾種模型，并給定數值后輸入至Ansoft Maxwell低頻電磁場分析軟件Local_Variables列表中；繪制簡化后的模型并導入分析軟件；將兩電極間的距離定義為變量d，在Ansoft Maxwell場計算器中輸入計算簡化后的間隙幾何特性參數的表達式；將一個電極的電位設置為Ua，另一個電極電位置為零，并在場計算器中輸入計算電場不均勻系數ff的表達式；將最小網格尺寸設置為0.01*r，離散網格點擊求解，直接計算獲得間隙的電場不均勻系數ff；導出求解后的ff和p的函數關系數據，進行擬合獲得參數a₁、a₂、a₃的值，計算電場不均勻系數ff。本發明能夠快速確定間隙的電場不均勻系數，進而估算出間隙擊穿電壓。

技術領域

本發明涉及船舶中高壓輸電控制技術領域，尤其是一種電極間隙電場不均勻系數計算方法。

背景技術

隨著船舶綜合電力系統的推廣應用，船舶中高壓電器設備的絕緣設計面臨前所未有的挑戰。一方面。船舶空間有限，需要盡量控制電極間的距離以減小電器尺寸；另一方面，如果電極間的距離過小又會引發絕緣故障，縮短電器壽命，帶來安全隱患。

借助設計手段，船用中高壓電器中的電場避免出現極不均勻電場，設計人員常需要知道電極間隙電場不均勻系數，以便通過公式(1)來估算稍不均勻電場中的擊穿電壓U_b。

式(1)中E_m為擊穿時的最大場強；d為間隙距離；ff為間隙的電場不均勻系數；獲得電極不平衡系數的方法是模擬電荷法、實驗法，這些方法需要反復調整電極間距，耗時長、成本高、且不易操作，對設計人員的要求較高，不便于設計的及時驗證和修改。

因此，亟需一種能夠快速獲得稍不均勻電場電極間隙電場不均勻系數計算方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種電極間隙電場不均勻系數計算方法，能夠快速確定間隙的電場不均勻系數，進而估算出間隙擊穿電壓。

為解決上述技術問題，本發明提供一種電極間隙電場不均勻系數計算方法，包括如下步驟：

(1)將稍不均勻電場中的圓潤電極簡化為幾種模型，設置兩級間的典型電壓為1V，球或者柱面的半徑定義為rr，并給定數值后輸入至Ansoft Maxwell低頻電磁場分析軟件Local_Variables列表中；

(2)繪制簡化后的模型并導入分析軟件，將電極材料設置為金屬，并將求解器的類型置為靜電場求解器，在電極外部設置求解域，按實際問題設置求解域的材料；

(3)將兩電極間的距離定義為變量d，同時在Ansoft Maxwell場計算器中輸入計算簡化后的間隙幾何特性參數的表達式在場計算器中輸入格式為/(+(rr,d),rr)，固定rr，設置合理的范圍參數化d；

(4)將一個電極的電位設置為Ua，另一個電極電位置為零，并在場計算器中輸入計算電場不均勻系數ff的表達式：ff＝E_m*d/U_a，在場計算器中輸入格式為/(*(E_m,d),U_a)；

(5)將最小網格尺寸設置為0.01*r，離散網格點擊求解，直接計算獲得間隙的電場不均勻系數ff；

(6)導出求解后的ff和p的函數關系數據，使用公式ff＝a₁*p²+a₂*p+a₃，進行擬合獲得參數a₁、a₂、a₃的值，計算電場不均勻系數ff。