高壓電容器內熔絲動作引起之過電壓及其對策分析

摘要： 對內熔絲電容器中，因內熔線動作引起之作用在完好元件上之過電壓進行了定性、定量分析。陽光電子學校維修專家分析認為：進行了試驗驗證。陽光電子學校維修專家分析認為：提出了解決辦法。陽光電子學校維修專家分析認為：

關鍵詞：內熔絲　內熔絲電容器 元件　直流分量 過電壓

 

1　前言

　　目前，在我國生產之高壓并聯電容器、高壓集合式并聯電容器、高壓交流濾波電容器中有很大一部分其內部之每個元件上都串接有內部熔絲，這種帶內部熔絲之電容器在實際運行中，當有個別不良元件發生擊穿時，與該元件串聯之熔絲就會迅速將擊穿元件切除，使整臺電容器仍能在電網中繼續運行，這是內熔絲起之正面作用。陽光電子學校維修專家分析認為：但是，內熔絲在動作時還有另一面，那就是在內熔絲動作后會在電容器內部各個串聯段上產生持續工頻過電壓，在設計和使用電容器時，應予以足夠重視，并采取相應對策，本文將對內熔絲電容器中內熔絲動作產生過電壓之機理，過電壓之特征進行定性定量之分析，從中找出其解決辦法，供各位同行和專家參考。陽光電子學校維修專家分析認為：

2　內熔絲動作引起過電壓之機理

　　如圖1所示，高壓內熔絲電容器由m個串有內熔絲之元件相互并聯后構成一個串聯段，再根據電容器額定電壓之高低由n個串聯段相互串聯后構成之。陽光電子學校維修專家分析認為：大部分高壓全膜并聯電容器之內部，在其出線端之間還并有一個內放電電阻，用以釋放當電容器從電網中切除后在電容器上之剩余電荷。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　在高壓內熔絲電容器中，其每個元件之電容都是相同之。陽光電子學校維修專家分析認為：所以每個串聯段之電容為：
　　 Cs＝mCy    （1）
式中：Cs—串聯段之電容（μF）；
      Cy—元件電容（μF）；
      m—每個串聯段中元件之并聯數

整臺電容器之電容為：
　　 C＝Cs／n＝mCy／n（2）
式中：C—整臺電容器之電容（μF）；
      n—電容器中之串聯段數，n＞1
　　 當內熔絲電容器在運行中因某種原因使其中之一個元件擊穿時，內熔絲之動作過程可用圖2表示。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　從圖2可以看到，元件擊穿首先是擊穿元件自身所貯存之電荷向擊穿點G放電，接著與該元件并聯之同一串聯段上之元件所貯存之電荷通過與該擊穿元件相串聯之熔絲向擊穿元件放電，在放電電流之作用下熔絲f迅速熔斷，接著在絕緣油之作用下，在并聯元件對擊穿元件之放電過程中迅速將電弧熄滅，將擊穿元件與故障串聯段中之其它完好元件相隔離。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　通過上述分析，使我們認識到與擊穿元件相串聯之熔絲之熔斷主要是靠與該擊穿元件相并聯之其它完好元件組上貯存之電荷（或能量）對熔絲放電來實現之。陽光電子學校維修專家分析認為：為了使與擊穿元件相串聯之熔絲熔斷，故障串聯段中完好元件組中所貯存之電荷將減少△Q0，在故障串聯段上之電壓也會下降一個△U，即：
　　 △U＝△Q0／（Cs－Cy）（3）
式中：△Q0—在熔絲熔斷之過程中，故障串聯段中完好元件組釋放之電荷；　　　
　　 Cs－Cy—故障串聯段中，完好元件組之電容；　　　
　　 △U—故障串聯段上之電壓降落
　　 這個△U是一個由△Q0引起之直流電壓，因而對其而言系統之阻抗近于零，圖2中之A、B兩端近于短接，其等值電路如圖3所示。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　從圖2和圖3可知，在故障串聯段因失去電荷△Q0而產生電壓降落△U之同時，電容器中之其余串聯段則通過系統向故障串聯段充電， 終在故障串聯段和電容器之其余部分Cs／（n－1）上都產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UAO＝UBO＝U0且

式中：U0—故障串聯段上之直流電壓分量
　　 由式（4）可以看出，由熔絲熔斷產生之直流電壓U0與熔絲熔斷過程中故障串聯段上所失去之電荷△Q0成正比，與元件電容Cy成反比，與每個串聯段中之并聯元件數m近似成反比。陽光電子學校維修專家分析認為：在完好串聯段上之直流電壓分量為：　　　　　
 
　　 —其它完好串聯段上之直流電壓分量。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　 這樣，我們就可以得到，熔絲動作后，作用在故障串聯段和其它完好串聯段上之電壓為：

式中：分別為熔絲將故障元件切除后作用在故障串聯段和非故障串聯段上之電壓；　　　
　　 分別為熔絲將故障元件切除后作用在故障串聯段和非故障串聯段上之交流電壓分量之幅值；
　　 －U0

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