[发明专利]确定高压电容器内熔丝熔断状态的测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种确定高压电容器内熔丝熔断状态的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：

电测量设备包括工频调压器、变压器、充电电阻、整流硅堆、分压器、放电电容器、断路器、内熔丝、罗氏线圈交流探头以及示波器，所述电测量设备利用所述放电电容器对所述内熔丝进行放电，利用所述分压器和所述罗氏线圈分别确定所述内熔丝两端电压及内熔丝的电流，并利用所述示波器记录；

光测量设备包括试验容器、绝缘油、反射镜面、光源、高速相机以及计算机，所述光测量设备记录所述内熔丝熔断状态；以及

所述高压电容器内熔丝熔断需要经历固态加热和熔化两个过程，根据熔丝固态加热阶段吸收热量以及熔丝熔断过程吸收能量，确定熔丝熔断过程最低需要能量；

熔丝的熔断分为五个过程：固态加热、熔化、液化、汽化、等离子化，电容器内熔丝熔断至少需经历固态加热和熔化两个过程，直径为D，单位为mm，长度为L，单位mm，原材料为铜丝的内熔丝，其熔断能量推导如下：

熔丝固体加热阶段吸收热量W1

W₁＝mcΔT＝ρSLc(T-T₀)    (1)

其中，m—熔丝的质量，ρ—熔丝的密度，8.92g/cm³，c—熔丝的比热，0.38J/(g·K)，T—熔丝的熔点，1084.4℃，T0—熔丝的初始温度，常温为25℃熔丝的熔化过程吸收能量为W2

W₂＝QnV＝QSL/n     (2)

其中，Q—熔丝的熔化热，13.05kJ/mol，n—熔丝的摩尔体积，7.11cm³/mol，熔丝熔化过程最小需求能量W；

W＝W₁+W₂

＝ρSLc(T-T₀)+QSL/n

＝SL[ρc(T-T₀)+Q/n]

＝SL(8.92×0.38×(1084.4-25)/1000

+13.05/7.11)

＝5.43SL

即熔丝熔断过程最低需要能量W＝5.43SL，所述工频调压器的输入电压为220V或380V工频交流电压，输出电压为0～430V，所述变压器的输入电压为所述工频调压器的输出电压，为充电电路供能；

所述充电电阻对充电电流大小进行限制，所述整流硅堆是将预定数量的二极管组成的整流电路一起封装在树脂中，形成的整流电路；

所述分压器是由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离，作为表计以及继电保护的一种电压互感器，所述放电电容器的输入为充电电路的输出电压，并进行储能；

所述断路器实现充电电路与放电电路的通断，所述内熔丝串联于电路中，与所述放电电容器以及所述断路器共同实现电容器内熔丝的放电熔断；

所述罗氏线圈交流探头是一种交流电流传感器，是一个空心环形的线圈，有柔性和硬性两种，通过套在被测量的导体上来测量交流电流，所述示波器是用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器；

所述试验容器由不锈钢箱体及两处红外玻璃组成，其中红外玻璃的红外线透过率为94％，在7μm时，窗口的红外线透过率为92％，所述绝缘油采用苄基甲苯；

所述光源为高亮度白光LED光源，通过将高速相机输出的同步信号输入到光源的输入端，实现与高速相机准确同步；

所述高速相机采用USB3.0接口，无需专用采集卡，实现与计算机的方便连接，采用单光学输入，多单元组成，四像增强CCD相机模块。

2.一种根据权利要求1的测量系统确定高压电容器内熔丝熔断状态的测量方法，其特征在于，包括：

连接测量系统中的电路各元件，断开断路器；

将调压器输入端接入220V或380V电源，合上调压器开关；

调节调压器旋钮，逐步升高调压器输出电压，监测分压器输出值，确保所述分压器输出值不超过电容器额定电压值；

待所述分压器输出值达到电容器额定电压值后，合上所述断路器，直至电容器电压降为0；以及

在放电过程中通过罗氏线圈和示波器记录放电电流波形，同时启动高速相机及光源，对电容器内熔丝熔断状态进行拍摄。