储能电容器组的保护装置的制作方法

文档序号:7443424
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>&times;</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
再多了解一些
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