高壓電容器內(nèi)熔絲動作分析論文

1、高壓電容器內(nèi)熔絲動作分析論文摘要：對內(nèi)熔絲電容器中，因內(nèi)熔線動作引起的作用在完好元件上的過電壓進(jìn)行了定性、定量分析。進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。提出了解決辦法。 關(guān)鍵詞：內(nèi)熔絲內(nèi)熔絲電容器元件直流分量過電壓 1前言 目前，在我國生產(chǎn)的高壓并聯(lián)電容器、高壓集合式并聯(lián)電容器、高壓交流濾波電容器中有很大一部分其內(nèi)部的每個元件上都串接有內(nèi)部熔絲，這種帶內(nèi)部熔絲的電容器在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)有個別不良元件發(fā)生擊穿時，與該元件串聯(lián)的熔絲就會迅速將擊穿元件切除，使整臺電容器仍能在電網(wǎng)中繼續(xù)運(yùn)行，這是內(nèi)熔絲起的正面作用。但是，內(nèi)熔絲在動作時還有另一面，那就是在內(nèi)熔絲動作后會在電容器內(nèi)部各個串聯(lián)段上產(chǎn)生持續(xù)工頻過電壓，在設(shè)計(jì)和使

2、用電容器時，應(yīng)予以足夠重視，并采取相應(yīng)對策，本文將對內(nèi)熔絲電容器中內(nèi)熔絲動作產(chǎn)生過電壓的機(jī)理，過電壓的特征進(jìn)行定性定量的分析，從中找出其解決辦法，供各位同行和專家參考。 2內(nèi)熔絲動作引起過電壓的機(jī)理 如圖1所示，高壓內(nèi)熔絲電容器由m個串有內(nèi)熔絲的元件相互并聯(lián)后構(gòu)成一個串聯(lián)段，再根據(jù)電容器額定電壓的高低由n個串聯(lián)段相互串聯(lián)后構(gòu)成的。大部分高壓全膜并聯(lián)電容器的內(nèi)部，在其出線端之間還并有一個內(nèi)放電電阻，用以釋放當(dāng)電容器從電網(wǎng)中切除后在電容器上的剩余電荷。 在高壓內(nèi)熔絲電容器中，其每個元件的電容都是相同的。所以每個串聯(lián)段的電容為： CsmCy（1） 式中：Cs串聯(lián)段的電容（F）； Cy元件電容（F）；

3、 m每個串聯(lián)段中元件的并聯(lián)數(shù) 整臺電容器的電容為： CCsnmCyn（2） 式中：C整臺電容器的電容（F）； n電容器中的串聯(lián)段數(shù)，n1 當(dāng)內(nèi)熔絲電容器在運(yùn)行中因某種原因使其中的一個元件擊穿時，內(nèi)熔絲的動作過程可用圖2表示。 從圖2可以看到，元件擊穿首先是擊穿元件自身所貯存的電荷向擊穿點(diǎn)G放電，接著與該元件并聯(lián)的同一串聯(lián)段上的元件所貯存的電荷通過與該擊穿元件相串聯(lián)的熔絲向擊穿元件放電，在放電電流的作用下熔絲f迅速熔斷，接著在絕緣油的作用下，在并聯(lián)元件對擊穿元件的放電過程中迅速將電弧熄滅，將擊穿元件與故障串聯(lián)段中的其它完好元件相隔離。 通過上述分析，使我們認(rèn)識到與擊穿元件相串聯(lián)的熔絲的熔斷主要是

4、靠與該擊穿元件相并聯(lián)的其它完好元件組上貯存的電荷（或能量）對熔絲放電來實(shí)現(xiàn)的。為了使與擊穿元件相串聯(lián)的熔絲熔斷，故障串聯(lián)段中完好元件組中所貯存的電荷將減少Q(mào)0，在故障串聯(lián)段上的電壓也會下降一個U，即： UQ0（CsCy）（3） 式中：Q0在熔絲熔斷的過程中，故障串聯(lián)段中完好元件組釋放的電荷； CsCy故障串聯(lián)段中，完好元件組的電容； U故障串聯(lián)段上的電壓降落 這個U是一個由Q0引起的直流電壓，因而對其而言系統(tǒng)的阻抗近于零，圖2中的A、B兩端近于短接，其等值電路如圖3所示。 從圖2和圖3可知，在故障串聯(lián)段因失去電荷Q0而產(chǎn)生電壓降落U的同時，電容器中的其余串聯(lián)段則通過系統(tǒng)向故障串聯(lián)段充電，最終在

5、故障串聯(lián)段和電容器的其余部分Cs（n1）上都產(chǎn)生了一個直流電壓分量，這兩個直流電壓大小相等，方向相反，所以UAB等于零，但UAOUBOU0且 式中：U0故障串聯(lián)段上的直流電壓分量 由式（4）可以看出，由熔絲熔斷產(chǎn)生的直流電壓U0與熔絲熔斷過程中故障串聯(lián)段上所失去的電荷Q0成正比，與元件電容Cy成反比，與每個串聯(lián)段中的并聯(lián)元件數(shù)m近似成反比。在完好串聯(lián)段上的直流電壓分量為： 其它完好串聯(lián)段上的直流電壓分量。 這樣，我們就可以得到，熔絲動作后，作用在故障串聯(lián)段和其它完好串聯(lián)段上的電壓為： 式中：分別為熔絲將故障元件切除后作用在故障串聯(lián)段和非故障串聯(lián)段上的電壓； 分別為熔絲將故障元件切除后作用在故障

6、串聯(lián)段和非故障串聯(lián)段上的交流電壓分量的幅值； U0和U0（n1）分別為熔絲將故障元件切除切后作用在故障串聯(lián)段和非故障串聯(lián)段上的直流電壓分量。 在圖4中可以看出，熔絲將故障元件切除后，在故障串聯(lián)段上和非故障串聯(lián)段上都受到了交流加直流電壓的作用。在故障串聯(lián)段上受到的最大電壓降峰值可以達(dá)到U0，在非故障串聯(lián)段上受到的電壓峰值將達(dá)到UmU0（n1）。對于高壓并聯(lián)電容器通常n3，所以，在非故障串聯(lián)段上所受到的電壓峰值相對于故障串聯(lián)段要小些。 國標(biāo)GB110251989并聯(lián)電容器用內(nèi)部熔絲和內(nèi)部過壓力隔離器標(biāo)準(zhǔn)中32條隔離要求的規(guī)定和42條隔離試驗(yàn)的規(guī)定，在下元件擊穿時，熔絲應(yīng)能將故障元件斷開，在2.2的上限電壓下試驗(yàn)時，除了過渡電壓之外，斷開的熔絲兩端的電壓降落不得超過30，根據(jù)以上規(guī)定，合格的內(nèi)熔絲在下動作時其電壓降落U可能達(dá)到09Um，在2.2下動作時，其電壓降落也可能達(dá)到066Um。 通過式（3）和式（4）我們可以求得在故障串聯(lián)段