導(dǎo)語：高壓電容器內(nèi)熔絲動(dòng)作分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：對(duì)內(nèi)熔絲電容器中，因內(nèi)熔線動(dòng)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(gè)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(gè)別不良元件發(fā)生擊穿時(shí)，與該元件串聯(lián)的熔絲就會(huì)迅速將擊穿元件切除，使整臺(tái)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(dòng)作時(shí)還有另一面，那就是在內(nèi)熔絲動(dòng)作后會(huì)在電容器內(nèi)部各個(gè)串聯(lián)段上產(chǎn)生持續(xù)工頻過電壓，在設(shè)計(jì)和使用電容器時(shí)，應(yīng)予以足夠重視，并采取相應(yīng)對(duì)策，本文將對(duì)內(nèi)熔絲電容器中內(nèi)熔絲動(dòng)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(dòng)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(gè)串有內(nèi)熔絲的元件相互并聯(lián)后構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)段，再根據(jù)電容器額定電壓的高低由n個(gè)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(gè)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(gè)元件的電容都是相同的。所以每個(gè)串聯(lián)段的電容為：

Cs＝mCy（1）

式中：Cs—串聯(lián)段的電容（μF）；

Cy—元件電容（μF）；

m—每個(gè)串聯(lián)段中元件的并聯(lián)數(shù)

整臺(tái)電容器的電容為：

C＝Cs／n＝mCy／n（2）

式中：C—整臺(tái)電容器的電容（μF）；

n—電容器中的串聯(lián)段數(shù)，n＞1

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(gè)元件擊穿時(shí)，內(nèi)熔絲的動(dòng)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(duì)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(shí)到與擊穿元件相串聯(lián)的熔絲的熔斷主要是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(duì)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△Q0，在故障串聯(lián)段上的電壓也會(huì)下降一個(gè)△U，即：

△U＝△Q0／（Cs－Cy）（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；

Cs－Cy—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(gè)△U是一個(gè)由△Q0引起的直流電壓，因而對(duì)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(shí)，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，最終在故障串聯(lián)段和電容器的其余部分Cs／（n－1）上都產(chǎn)生了一個(gè)直流電壓分量，這兩個(gè)直流電壓大小相等，方向相反，所以UAB等于零，但UAO＝UBO＝U0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(gè)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(dòng)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／（n－1）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U＂m＋U0／（n－1）。對(duì)于高壓并聯(lián)電容器通常n≥3，所以，在非故障串聯(lián)段上所受到的電壓峰值相對(duì)于故障串聯(lián)段要小些。

國標(biāo)GB11025—1989《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3．2條隔離要求的規(guī)定和4．2條隔離試驗(yàn)的規(guī)定，在下元件擊穿時(shí)，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(shí)，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(dòng)作時(shí)其電壓降落△U可能達(dá)到0．9Um，在2.2下動(dòng)作時(shí)，其電壓降落也可能達(dá)到0．66Um。

通過式（3）和式（4）我們可以求得在故障串聯(lián)段上的電壓降落U0為：

若高壓并聯(lián)電容器的串聯(lián)段數(shù)n＝4，則在故障串聯(lián)段上的直流電壓分量

若熔絲熔斷引起的電壓降落為0．66Um，則在故障串聯(lián)段上的直流電壓分量為：

作用在故障串聯(lián)段上的電壓峰值為1．5Um。