定义:
分压器主要有电阻式分压器,电容式分压器,阻容式分压器.这里的分压器电容是指高压电力设备中,电容式分压器[1]的核心材料:具有相同温度特性及满足高压交流特性的高压臂和低压臂电容器.
介电材料:
分压器电容必须保证一个大前提,那就是高压臂与低压臂的温度变化率是一致的.而保让这一特性的最佳方式就是高压侧和低压侧的电容器使用完全相同的介电材料.即要保证温度变化率,又要保证高压侧的高压与局部放电特性,无疑增加了电容器材质选择的难度.因为高压侧往往必须使用较低介电常数的陶瓷材料,而低压侧缺要求极高的容量,这是相违背的,通常是无法同时满足这两个条件.
gc陶瓷介质就是这样一种满足多个条件的陶瓷介电材料.这种介质具有高耐压特性,同时,其本身的温度变化率就极小,-40度到 125度范围内,基本可保证在3%以内.因此,科研人员就把这种材料作为了最佳选择.至少在目前的科技水平下,还没有更好的材料可供选择.
性能:
gc陶瓷材料的最大的特点是极高的耐压和较低的温度变化率及轻微的局部放电.
这种介质每1mm可以承受20kv的直流耐压.只需要7mm厚度的芯片,就可以承受45kvac的电压测试,脉冲电压能力高于75kv,运行在10kvac的设备中是完全可行的.
温度变化率一直是陶瓷介持的缺陷.相对金属化膜来讲,陶瓷材料的温度变化率是较高的.而gc材料的出现,直接否定了这一传统观点.因为在0-50度,这种gc陶瓷电容器的温度变化率[3]基本在0.5%以内.-40度到 125度范围内,这种gc电容器的温度变化率也控制在3%以内.
gc陶瓷介质采用的是浇注的方式,而非一般陶瓷电容器的压铸烧结方式.所以gc电容器的另一个优点就是其在局部放电方面的优势.压铸烧结工艺很难控制的局部放电,gc电容器轻易就解决了.因为gc介质的致密性相当好,可以看作是100%致密.所以局部放电极微弱.这也是用过的持术人员们都非常喜欢的原因.而陶瓷电容器的局部放电通常较大.
优势
使用gc陶瓷电容器,除了上述性能方面的优势之外,还具有一个特质:理论上这种gc陶瓷电容器电压可以做到无限大,容量可以做到无限高.因此,工程研发人员想到了用这种gc陶瓷来做分压器的电容器两端.因为这种材料可以满足高低压侧同时使用一种介质,并且容量比可以高达50倍甚到 100倍以上-----如果尺寸不限制的话,完全可以达到几百倍.
通常我们用作高压臂的电容器选用100pf40kv的gc电容器.这只电容器的特点是:工作运行额定电压为10kvac,交流测试电压45kvac,5分钟没问题.冲击电压75分钟ok.低压臂的电容器,选用2kv5000pf或者2kv10000pf.同样使用gc同一体系的介质.以确保温度变化率的一致.
缺点
gc介质的陶瓷电容器具有各方面的优点,却不可避免地具有一项很难接受的缺点:尺寸过大.以40kv1000pf的gc电容器来讲,成品尺寸达到了直径60mm.而n4700陶瓷电容器的地径只有45mm左右.这个差距在很多严格要求尺寸的设备上就没办法接受了.以gc介质的特性来讲,生产2n到50nf的高压电容器完人没问题,可是其尺寸上来讲就基本没有使用价值.试想,一只40kv10000pf的电容器,虽然在交流与局放等方面都是绝佳的,但是直径达到115mm左右,这么大谁能接受?
所以,gc是一种非常优秀的介电陶瓷材料,但是还有较大的提升改善空间.如何解决尺寸问题是首要问题.
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