導語：高壓電容器內熔絲動作分析論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：對內熔絲電容器中，因內熔線動作引起的作用在完好元件上的過電壓進行了定性、定量分析。進行了試驗驗證。提出了解決辦法。

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，在我國生產的高壓并聯電容器、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的每個元件上都串接有內部熔絲，這種帶內部熔絲的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中繼續運行，這是內熔絲起的正面作用。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的機理，過電壓的特征進行定性定量的分析，從中找出其解決辦法，供各位同行和專家參考。

2內熔絲動作引起過電壓的機理

如圖1所示，高壓內熔絲電容器由m個串有內熔絲的元件相互并聯后構成一個串聯段，再根據電容器額定電壓的高低由n個串聯段相互串聯后構成的。大部分高壓全膜并聯電容器的內部，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的剩余電荷。

在高壓內熔絲電容器中，其每個元件的電容都是相同的。所以每個串聯段的電容為：

Cs＝mCy（1）

式中：Cs—串聯段的電容（μF）；

Cy—元件電容（μF）；

m—每個串聯段中元件的并聯數

整臺電容器的電容為：

C＝Cs／n＝mCy／n（2）

式中：C—整臺電容器的電容（μF）；

n—電容器中的串聯段數，n＞1

當內熔絲電容器在運行中因某種原因使其中的一個元件擊穿時，內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G放電，接著與該元件并聯的同一串聯段上的元件所貯存的電荷通過與該擊穿元件相串聯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段中的其它完好元件相隔離。

通過上述分析，使我們認識到與擊穿元件相串聯的熔絲的熔斷主要是靠與該擊穿元件相并聯的其它完好元件組上貯存的電荷（或能量）對熔絲放電來實現的。為了使與擊穿元件相串聯的熔絲熔斷，故障串聯段中完好元件組中所貯存的電荷將減少△Q0，在故障串聯段上的電壓也會下降一個△U，即：

△U＝△Q0／（Cs－Cy）（3）

式中：△Q0—在熔絲熔斷的過程中，故障串聯段中完好元件組釋放的電荷；

Cs－Cy—故障串聯段中，完好元件組的電容；

△U—故障串聯段上的電壓降落

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，在故障串聯段因失去電荷△Q0而產生電壓降落△U的同時，電容器中的其余串聯段則通過系統向故障串聯段充電，最終在故障串聯段和電容器的其余部分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—故障串聯段上的直流電壓分量

由式（4）可以看出，由熔絲熔斷產生的直流電壓U0與熔絲熔斷過程中故障串聯段上所失去的電荷△Q0成正比，與元件電容Cy成反比，與每個串聯段中的并聯元件數m近似成反比。在完好串聯段上的直流電壓分量為：

—其它完好串聯段上的直流電壓分量。

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

式中：分別為熔絲將故障元件切除后作用在故障串聯段和非故障串聯段上的電壓；

分別為熔絲將故障元件切除后作用在故障串聯段和非故障串聯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段和非故障串聯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，在故障串聯段上和非故障串聯段上都受到了交流加直流電壓的作用。在故障串聯段上受到的最大電壓降峰值可以達到－U0，在非故障串聯段上受到的電壓峰值將達到U＂m＋U0／（n－1）。對于高壓并聯電容器通常n≥3，所以，在非故障串聯段上所受到的電壓峰值相對于故障串聯段要小些。

國標GB11025—1989《并聯電容器用內部熔絲和內部過壓力隔離器》標準中3．2條隔離要求的規定和4．2條隔離試驗的規定，在下元件擊穿時，熔絲應能將故障元件斷開，在2.2的上限電壓下試驗時，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％，根據以上規定，合格的內熔絲在下動作時其電壓降落△U可能達到0．9Um，在2.2下動作時，其電壓降落也可能達到0．66Um。

通過式（3）和式（4）我們可以求得在故障串聯段上的電壓降落U0為：

若高壓并聯電容器的串聯段數n＝4，則在故障串聯段上的直流電壓分量

若熔絲熔斷引起的電壓降落為0．66Um，則在故障串聯段上的直流電壓分量為：

作用在故障串聯段上的電壓峰值為1．5Um。