高压电容器内熔丝动作引起的过电压及其对策

整台电容器的电容为：
　　 C＝C_s／n＝mC_y／n（2）
式中：C—整台电容器的电容（μF）；
      n—电容器中的串联段数，n＞1
　　 当内熔丝电容器在运行中因某种原因使其中的一个元件击穿时，内熔丝的动作过程可用图2表示。

　　从图2可以看到，元件击穿首先是击穿元件自身所贮存的电荷向击穿点G放电，接着与该元件并联的同一串联段上的元件所贮存的电荷通过与该击穿元件相串联的熔丝向击穿元件放电，在放电电流的作用下熔丝f迅速熔断，接着在绝缘油的作用下，在并联元件对击穿元件的放电过程中迅速将电弧熄灭，将击穿元件与故障串联段中的其它完好元件相隔离。
　　通过上述分析，使我们认识到与击穿元件相串联的熔丝的熔断主要是靠与该击穿元件相并联的其它完好元件组上贮存的电荷（或能量）对熔丝放电来实现的。为了使与击穿元件相串联的熔丝熔断，故障串联段中完好元件组中所贮存的电荷将减少△Q₀，在故障串联段上的电压也会下降一个△U，即：
　　 △U＝△Q₀／（C_s－C_y）（3）
式中：△Q₀—在熔丝熔断的过程中，故障串联段中完好元件组释放的电荷；　　　
　　 C_s－C_y—故障串联段中，完好元件组的电容；　　　
　　 △U—故障串联段上的电压降落
　　 这个△U是一个由△Q₀引起的直流电压，因而对其而言系统的阻抗近于零，图2中的A、B两端近于短接，其等值电路如图3所示。

　　从图2和图3可知，在故障串联段因失去电荷△Q₀而产生电压降落△U的同时，电容器中的其余串联段则通过系统向故障串联段充电，最终在故障串联段和电容器的其余部分C_s／（n－1）上都产生了一个直流电压分量，这两个直流电压大小相等，方向相反，所以U_AB等于零，但U_AO＝U_BO＝U₀且

式中：U₀—故障串联段上的直流电压分量
　　 由式（4）可以看出，由熔丝熔断产生的直流电压U₀与熔丝熔断过程中故障串联段上所失去的电荷△Q₀成正比，与元件电容C_y成反比，与每个串联段中的并联元件数m近似成反比。在完好串联段上的直流电压分量为：　　　　　
  
　　 —其它完好串联段上的直流电压分量。
　　 这样，我们就可以得到，熔丝动作后，作用在故障串联段和其它完好串联段上的电压为：

式中：分别为熔丝将故障元件切除后作用在故障串联段和非故障串联段上的电压；　　　
　　 分别为熔丝将故障元件切除后作用在故障串联段和非故障串联段上的交流电压分量的幅值；
　　 －U₀和U₀／（n－1）分别为熔丝将故障元件切除切后作用在故障串联段和非故障串联段上的直流电压分量。
　　 在图4中可以看出，熔丝将故障元件切除后，在故障串联段上和非故障串联段上都受到了交流加直流电压的作用。在故障串联段上受到的最大电压降峰值可以达到－U₀，在非故障串联段上受到的电压峰值将达到U^”_m＋U₀／（n－1）。对于高压并联电容器通常n≥3，所以，在非故障串联段上所受到的电压峰值相对于故障串联段要小些。
　　 国标GB11025—1989《并联电容器用内部熔丝和内部过压力隔离器》标准中3．2条隔离要求的规定和4．2条隔离试验的规定，在下元件击穿时，熔丝应能将故　　障元件断开，在2.2的上限电压下试验时，除了过渡电压之外，断开的熔丝两端的电压降落不得超过30％，根据以上规定，合格的内熔丝在下动作时其电压降落△U可能达到0．9U_m，在2.2下动作时，其电压降落也可能达到0．66U_m。

    通过式（3）和式（4）我们可以求得在故障串联段上的电压降落U₀为：

    若高压并联电容器的串联段数n＝4，则在故障串联段上的直流电压分量

    若熔丝熔断引起的电压降落为0．66U_m，则在故障串联段上的直流电压分量为：

　　 作用在故障串联段上的电压峰值为1．5U_m。