专利名称：储能电容器组的保护装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电源系统保护装置，特别涉及一种储能电容器组的保护 装置。
背景技术：
电容器储能的电源系统用数百台电容器并联来提供能量，且工作在 高压脉冲大电流的状态，电容器因老化和操作失误而大大縮短寿命，导 致内部击穿短路甚至发生爆炸，既使电路元件和母排损失巨大，又危及人身安全。美国的NIF装置和我国的激光聚变电源装置上都曾发生过类 似故障。电容器的储能密度和能量越大，所造成的损失就越大，因此电 容器的保护非常重要。现有储能电容器组保护装置，见秦实宏、刘克富、李劲、潘垣，《脉 冲功率电源电容器保护的试验研究》，高压电器，2001， 37(4): 4 6。是在各电容器支路上串联熔断器和电感，电感用来限制短路电流的上升 率，减小短路电流对电容器的冲击；熔断器用于切除短路故障，在故障 电流到达峰值前提前动作，熔丝经历熔化、气化、成为电弧等离子体等 相变过程，最后电弧在石英砂中熄灭。在这个相变过程中，熔丝的电阻 迅速上升，使得熔丝的电压高于电容器的电压，因此电流开始下降，最 后随着电弧熄灭短路电流降为零，从而切断故障支路，将电容器释放能 量尽量降低，此时，其他支路电容器仍有较高的残余电压，这样减小或 消除短路电流对回路中元件的破坏。在熔断器切除短路故障的过程中， 熔丝两端的电压过高会造成在电感两端产生很高的过电压，导致电感匝 间绝缘击穿从而发生爆炸；同时造成熔断器功能失效，无法切断电路，
使故障扩大。 发明内容本发明提供一种储能电容器组的保护装置，目的在于将电感两端的 电压限制在其限压保护区，从而避免电感发生爆炸，同时又能保证熔断 器能正常熄弧。本发明提供一种储能电容器组的保护装置，N台等值的电容器并联运行，在各电容器支路上串联熔断器和等值的电感，其特征在于所述 电感两端并联避雷器，避雷器的直流lmA参考电压不小于电容器正常工 作电压仏，雷电冲击电流残压不大于电感的绝缘耐压水平W，避雷器的冲击通流容量为(0.7 1.5)><|丄/2，式中丄为所述电感值，/为所述熔断器 截止电流，N为自然数。所述的储能电容器组的保护装置，其特征在于所述避雷器为金属氧化物避雷器，其lmA参考电压为Uc lU1.6，雷电冲击电流残压为本发明中，当发生短路故障时，熔断器起切断短路电流的作用，电 感用来限制短路电流的上升率，避雷器可以限制电感两端的过电压，由 于避雷器具有良好的非线性伏安特性，选择合适的参数，当电感两端电 压达到设定值时，避雷器动作，将电感两端的电压限制在其限压保护区， 从而避免电感发生爆炸，同时又能保证熔断器能正常熄弧。
图l是本发明的电路原理图；图中，电容器l，熔断器2，电感3，避雷器4，负载5，开关6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。在图1中，每条电容器支路上电容器1串联熔断器2和电感3，电感 3两端并联避雷器4。各电容器支路并联通过开关6连接到负载5。实施例34台电容器并联运行，每台电容器为110uF，工作电压 23.5kV，每一条支路上熔断器和电感的电阻值之和112mQ、电感值之和 为73uH。电感的绝缘耐压水平设计为2.5倍电容器正常工作电压，即 58.75kV。按上述参数设计，避雷器的直流lmA电压取为23.5~36.7kV， 雷电冲击电流残压为37.6 58.75kV，具体数值在上述范围内按厂家生产 的ZnO阀片可以达到的压比来取。由于目前雷电冲击电流残压和直流 lmA电压的比值一般为1.6 2.0，因此，若避雷器的直流lmA电压取为 23.5kV，则雷电冲击残压可取(1.6 2) X23.5=37.6 47kV，若避雷器 的雷电冲击残压取为58.75kV，则直流lmA电压为(58.75/2 58.75/1.6) kV，即29.4 36.7kV，当熔断器的截止电流值设计为30kA时，|丄/2 =|x73xl0-6x(30xl03)2 =32.85〃 ，避雷器的冲击通流容量为 23kJ 49.3kJ。
权利要求
1.一种储能电容器组的保护装置，N台等值的电容器并联运行，在各电容器支路上串联熔断器和等值的电感，其特征在于所述电感两端并联避雷器，避雷器的直流1mA参考电压不小于电容器正常工作电压UC，雷电冲击电流残压不大于电感的绝缘耐压水平UL，避雷器的冲击通流容量为<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>0.7</mn> <mo>~</mo> <mn>1.5</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><mi>L</mi><msup> <mi>I</mi> <mn>2</mn></msup><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="A2007100537410002C1.gif" wi="152" he="39" img-content="drawing" img-format="tif"/-->式中L为所述电感值，I为所述熔断器截止电流，N为自然数。
2. 如权利要求l所述的储能电容器组的保护装置，其特征在于所 述避雷器为金属氧化物避雷器，其lmA参考电压为Ue UL/1.6，雷电冲击 电流残压为1. 6Uc W。
全文摘要
储能电容器组的保护装置，属于电源系统保护装置，目的在于将电感两端的电压限制在其限压保护区，从而避免电感发生爆炸，同时又能保证熔断器能正常熄弧。本发明N台等值的电容器并联运行，在各电容器支路上串联熔断器和等值的电感，所述电感两端并联避雷器，避雷器的直流1mA参考电压不小于电容器正常工作电压U<sub>C</sub>，雷电冲击电流残压不大于电感的绝缘耐压水平U<sub>L</sub>，避雷器的冲击通流容量为(0.7～1.5)×1/2LI<sup>2</sup>发生短路故障时，熔断器起切断短路电流的作用，电感用来限制短路电流的上升率，当电感两端电压达到设定值时，避雷器动作，将电感两端的电压限制在其限压保护区，从而避免电感发生爆炸，同时又能保证熔断器能正常熄弧。
文档编号H02H7/00GK101150253SQ20071005374
公开日2008年3月26日 申请日期2007年11月2日 优先权日2007年11月2日
发明者何俊佳, 夏胜国, 林福昌, 垣 潘, 锐 郭 申请人:华中科技大学