[發明專利]一種直流支撐電容器圓元件發熱特性的處理方法

在審

• 申請號: 202310168608.4
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116401979A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 左強林;雷喬舒;趙彥軍
• 申請（專利權）人: 無錫賽晶電力電容器有限公司
• 主分類號: G06F30/3308
• 分類號: G06F30/3308;G06F113/16;G06F119/08
• 代理公司: 無錫國信君誠專利代理事務所(普通合伙) 32615
• 代理人: 劉亞明

本發明公開了一種直流支撐電容器圓元件發熱特性的處理方法，涉及電容器技術領域，公開了如下步驟：步驟一、計算直流支撐電容器圓元件軸向散熱；步驟二、計算直流支撐電容器圓元件徑向散熱；步驟三、建立圓元件散熱的數學模型；利用電纜模型與分布式發熱模型對直流支撐電容器的圓元件散熱進行詳細建模分析，解決了現有技術中柔直用直流支撐電容器的溫升突出問題。

技術領域

本發明涉及電容器技術領域，更具體地說，它涉及一種直流支撐電容器圓元件發熱特性的處理方法。

背景技術

我國柔性直流輸電技術的發展，為可應用于柔性直流輸電工程的金屬化膜自愈干式直流支撐電容器帶來了新的契機，直流支撐電容器的容量大，損耗高，電容器的內部溫升情況以及變化規律是研究的關鍵技術問題，柔直用直流支撐電容器在戶內柔直環流塔中使用，而柔直換流塔的空間有限，導致柔直用直流支撐電容器的溫升問題很突出，用戶對柔直用直流支撐電容器內部溫升也極為關注。

現有研究技術存在以下缺點：

1）雖有公開報道對金屬化膜脈沖電容器放電過程進行了熱仿真與分析，但未針對內部元件進行詳細建模分析；

2）雖有公開報道對高壓交流金屬化膜電容器的溫升特性進行了建模仿真和試驗驗證，但交流和直流電場下的熱傳導性能大有不同，且運行工況也完全不一樣。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種直流支撐電容器圓元件發熱特性的處理方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種直流支撐電容器圓元件發熱特性的處理方法，包括如下步驟：

步驟一、計算直流支撐電容器圓元件軸向散熱，具體為：從圓元件中線零點0到元件端面L_y/2之間取任意處z；dz處的熱阻dR_z為：（1）；0到z處的發熱量為：（2）；

式(2)中：P為元件發熱量；L_y為元件長度；

式(1)中:D為元件直徑；d為芯棒直徑；λ_z為元件軸向導熱系數；

在0-?L_y/2內對dz處的溫升dθ_z進行積分并化簡，可以得到：（3）與（4）；

元件中心線到端面的熱阻應為：（7）；

步驟二、計算直流支撐電容器圓元件徑向散熱，具體為：從芯棒r到元件外徑R之間取任意處x，dx處的熱阻為：（8）；r到x處的發熱量為：（9）；dx處的溫升dθ_x為dR_xP_yx，在r-R內對dθ_x進行積分并化簡，可以得到：（10）與（11）；式（8）中：R_yx——元件徑向等效熱阻；λ_x——元件徑向導熱系數；式(10)中：△T_yx——元件徑向溫升；式(11)中： A=；

根據熱電對偶原理，直流支撐電容器圓元件的熱流按熱阻的反比例分配，得到：（13）與（14）；

步驟三、建立圓元件散熱的數學模型，具體為：圓元件的熱阻為：

（14）；設介質的能量密度為A₀，則有：（15）；元件的溫升為；

將式（14）-（15）代入并化簡得：（16）與（17）；利用上述公式建立圓元件散熱的數學模型。

與現有技術相比，本發明具備以下有益效果：

利用電纜模型與分布式發熱模型對直流支撐電容器的圓元件散熱進行詳細建模分析，解決了現有技術中柔直用直流支撐電容器的溫升突出問題。

附圖說明

圖1為本發明圓元件的軸向示意圖；

圖2為本發明圓元件的軸向散熱示意圖；

圖3為本發明圓元件的徑向示意圖；