[实用新型]一种高压交流自愈式电容器自愈失败保护装置

说明书

本实用新型公开一种高压交流自愈式电容器自愈失败保护装置，所述保护装置固定于电容器外壳上，保护装置包括压力开关外壳、压力开关固定螺母、活塞、绝缘拉杆、压力弹簧、带孔螺母、旁路刀闸动触头和旁路刀闸静触头。所述装置利用电容器内部自愈失败时产生的高气压，驱动活塞式压力开关运动，使电容器单元内部可靠旁路，从而促使电容器组的不平衡电流保护动作，并最终切断电容器组的电源。该方案解决了不平衡电流保护无法适用于高压交流自愈式电容器保护的问题。

技术领域

本实用新型属于电气设备保护技术领域，具体涉及一种高压交流自愈式电容器自愈失败保护装置。

背景技术

油浸式高压全膜电容器由金属铝箔和绝缘薄膜卷绕而成，该类型电容器设计场强较低，比功率密度较小，多应用在电力系统无功补偿领域。该类型电容器的保护已较为成熟，对于电容器单元采用内熔丝保护，对于电容器组则一般采用不平衡电流保护，当电容器内部绝缘击穿时，金属铝箔形成良好的短路点，短路电阻较小，可以引发上述保护装置的可靠动作。

自愈式电容器也称之为金属化膜电容器，该电容器结构与油浸式高压全膜电容器有所不同，其并不是采用金属铝箔作为电极，而是在薄膜表面蒸镀纳米级的金属层作为电极，由于金属层厚度很薄，因此当薄膜击穿后，电弧能量使得金属电极蒸发从而形成沿面绝缘，使得电容器的绝缘可以恢复，具有自愈性。由于具有自愈的特点，自愈式电容器的设计场强和比功率密度都可以设计的更高一些，另外由于采用干式无油结构，因此更加环保，具有较好的应用前景。

自愈性是自愈式电容器的优点，但是当电压、温度较高，薄膜绝缘性能劣化时，自愈式电容器有可能会出现自愈失败。自愈失败时，击穿点产生的高温会导致绝缘薄膜的熔化分解，产生大量气体。如不及时处理，电容器会鼓肚、爆裂、起火，对周围的电气设备及人身安全造成危害，因此，及时有效地对电容器内部故障进行检测并切除故障电容器对于保障设备安全具有重要意义。

自愈式电容器和油浸式高压全膜电容器由于内部结构不同，因此相应的保护方法也有所不同。由于自愈式电容器金属电极厚度很薄，因此当自愈失败时，无法形成良好的短路点，根据现有研究结论，自愈式电容器自愈失败时，击穿点的短路电阻会在Ω～MΩ之间变化，由于短路电阻变化范围很大，因此高压全膜电容器普遍采用的内熔丝保护和不平衡电流保护都无法在自愈式电容器上适用。

目前，针对自愈式电容器的保护，最常用的是压力保护，另外还有温度保险丝保护、安全膜熔丝保护以及气敏传感器保护等方案。压力保护的原理是当电容器自愈失败时产生大量气体从而使电容器外壳变形，拉断内部电流引线，从而将电容器从电源切除。该保护措施的特点是利用电流引线被拉断之后的空气断口熄弧，当电流引线被拉断后，系统电压施加在断口两端，因此该保护措施只适用于低压领域，随着电容器组电压等级的提高，空气断口的熄弧能力将无法满足要求，该保护措施也将无法适用。另外还有利用压力开关进行保护的方案，当电容器自愈失败后，产生大量气体，电容器内部压力升高，压力开关发出触点动作信号，从而驱动断路器跳闸，切断电源。该方案在具体实施时，需要从每个电容器引信号线，并将触点动作信号输入到继电保护装置，实施起来存在引线过多和高低压导线绝缘的问题，实施难度较大。温度保险丝保护的原理是将温度保险丝置于电容器元件芯轴的内部，当电容器元件故障时会产生局部高温，使得温度保险丝熔断，从而将故障元件隔离，但该方法的缺点在于，当电容器元件出现自愈失败时，高温故障点有可能距离温度保险丝较远，此时温度保险丝就无法及时熔断。安全膜熔丝保护的原理与高压全膜电容器内熔丝保护的原理类似，只不过安全膜熔丝保护是将熔丝蒸镀在绝缘薄膜上，也称为电流门，该方法对自愈失败有一定的保护作用，但由于电容器元件自愈失败时，短路电阻变化范围很大，因此安全膜熔丝的设计难度很大，很难覆盖所有的自愈失败工况。另外还有利用气敏传感器进行保护的方案，其原理是利用电容器自愈失败时产生的特征气体促使气敏传感器发出动作信号，从而驱动继电保护装置动作，切断电源。该方案存在引线过多以及气敏传感器需要电源供电的问题，实施起来也难度较大。

发明内容