[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

说明书

本申请公开了一种确定高压电容器内熔丝熔断状态的测量系统及测量方法，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，电测量设备利用放电电容器对内熔丝进行放电，利用分压器和罗氏线圈分别确定内熔丝两端电压及内熔丝的电流，并利用示波器记录；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，光测量设备记录内熔丝熔断状态；以及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。

技术领域

本申请涉及电力检测技术领域，特别是涉及一种确定高压电容器内熔丝熔断状态的测量系统及测量方法。

背景技术

内熔丝是高压电容器故障保护的重要措施之一，内熔丝的作用是在电容器元件极间短路时，利用短路放电能量熔断熔丝本体，开断短路电容器元件所在支路，将短路电容器元件与电源隔离，使得完好电容器元件可以继续运行。

为了保证内熔丝能够在电容器故障时可靠熔断，必须选择合适的熔丝尺寸。内熔丝通常采用铜作为主要原材料，其熔断性能主要受熔丝横截面积和熔体长度的影响。设计内熔丝尺寸时，首先应计算电容器元件击穿时，流过击穿电容器元件的放电电流，再根据放电回路参数计算注入与其串联内熔丝的能量，依此选择合适的内熔丝尺寸。

内熔丝的尺寸不宜选得过大，也不宜选得过小，选得过大会造成元件击穿时内熔丝不能熔断或者不能可靠熔断，甚至产生间歇性电弧，导致故障扩大。选得太小会导致内熔丝在正常运行或例行试验时发生熔断或损伤熔体，导致电容器不能正常工作。目前，国内不少输变电工程中，电容器单元内熔丝尺寸都是根据经验进行设计，缺少精确的理论计算作为支撑，因此也出现过多次因内熔丝配置不合理导致保护误动或故障扩大的情况。

内熔丝在阻性阶段后熔断的状态，尤其空间分布的均匀性与扩散速度，将对纳米颗粒粒径产生显著影响。此外，由于油绝缘环境中内熔丝熔断过程受到液体介质的影响，其熔断的形态较空气中更为复杂，且目前针对这一问题的研究文献较少。因此，针对苄基甲苯绝缘油中电容器内熔丝熔断物理过程及其空间形态演化特性的研究，不仅是研究难点，而且对于深入理解熔断过程的物理机制，以及为电容器内熔丝选型设计进行参数优化提供依据，从而实现电容器内熔丝可靠熔断性能的大幅度提升，具有重要的研究意义和工程价值。

针对上述的现有技术中存在的内熔丝在阻性阶段后熔断的状态，尤其空间分布的均匀性与扩散速度，将对纳米颗粒粒径产生显著影响。此外，由于油绝缘环境中内熔丝熔断过程受到液体介质的影响，其熔断的形态较空气中更为复杂的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开提供了一种确定高压电容器内熔丝熔断状态的测量系统及测量方法，以至少解决现有技术中存在的内熔丝在阻性阶段后熔断的状态，尤其空间分布的均匀性与扩散速度，将对纳米颗粒粒径产生显著影响。此外，由于油绝缘环境中内熔丝熔断过程受到液体介质的影响，其熔断的形态较空气中更为复杂的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种确定高压电容器内熔丝熔断状态的测量系统，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，电测量设备利用放电电容器对内熔丝进行放电，利用分压器和罗氏线圈分别确定内熔丝两端电压及内熔丝的电流，并利用示波器记录；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，光测量设备记录内熔丝熔断状态；以及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。

可选地，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，变压器的输入电压为工频调压器的输出电压，为充电电路供能。

可选地，充电电阻对充电电流大小进行限制，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。