專利名稱：儲能電容器組的保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電源系統(tǒng)保護裝置，特別涉及一種儲能電容器組的 保護裝置。
背景技術(shù)：
電容器儲能的電源系統(tǒng)用數(shù)百臺電容器并聯(lián)來提供能量，且工作在 高壓脈沖大電流的狀態(tài)，電容器因老化和操作失誤而大大縮短壽命，導(dǎo) 致內(nèi)部擊穿短路甚至發(fā)生爆炸，既使電路元件和母排損失巨大，又危及人身安全。美國的NIF裝置和我國的激光聚變電源裝置上都曾發(fā)生過類 似故障。電容器的儲能密度和能量越大，所造成的損失就越大，因此電 容器的保護非常重要?，F(xiàn)有儲能電容器組保護裝置，見秦實宏、劉克富、李勁、潘垣，《脈 沖功率電源電容器保護的試驗研究》，高壓電器，2001， 37(4): 4 6。 是在各電容器支路上串聯(lián)熔斷器和電感，電感用來限制短路電流的上升 率，減小短路電流對電容器的沖擊；熔斷器用于切除短路故障，在故障 電流到達峰值前提前動作，熔絲經(jīng)歷熔化、氣化、成為電弧等離子體等 相變過程，最后電弧在石英砂中熄滅。在這個相變過程中，熔絲的電阻 迅速上升，使得熔絲的電壓高于電容器的電壓，因此電流開始下降，最 后隨著電弧熄滅短路電流降為零，從而切斷故障支路，將電容器釋放能 量盡量降低，此時，其他支路電容器仍有較高的殘余電壓，這樣減小或 消除短路電流對回路中元件的破壞。在熔斷器切除短路故障的過程中， 熔絲兩端的電壓過高會造成在電感兩端產(chǎn)生很高的過電壓，導(dǎo)致電感匝 間絕緣擊穿從而發(fā)生爆炸；同時造成熔斷器功能失效，無法切斷電路，使故障擴大。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種儲能電容器組的保護裝置，目的在于將電感兩 端的電壓限制在其限壓保護區(qū)，從而避免電感發(fā)生爆炸，同時又能保證 熔斷器能正常熄弧。本實用新型提供一種儲能電容器組的保護裝置，N臺等值的電容器并聯(lián)運行，在各電容器支路上串聯(lián)熔斷器和等值的電感，其特征在于所述電感兩端并聯(lián)避雷器，避雷器的直流lmA參考電壓不小于電容器正 常工作電壓Ue，雷電沖擊電流殘壓不大于電感的絕緣耐壓水平U,，避雷器的沖擊通流容量為(0.7 1.5)—ZJ2，式中L為所述電感值，/為所述熔斷器截止電流，N為自然數(shù)。所述的儲能電容器組的保護裝置，其特征在于所述避雷器為金屬 氧化物避雷器，其lmA參考電壓為Uc Ul/1.6，雷電沖擊電流殘壓為本實用新型中，當發(fā)生短路故障時，熔斷器起切斷短路電流的作用， 電感用來限制短路電流的上升率，避雷器可以限制電感兩端的過電壓， 由于避雷器具有良好的非線性伏安特性，選擇合適的參數(shù)，當電感兩端 電壓達到設(shè)定值時，避雷器動作，將電感兩端的電壓限制在其限壓保護 區(qū)，從而避免電感發(fā)生爆炸，同時又能保證熔斷器能正常熄弧。
圖1是本實用新型的電路原理圖；圖中，電容器l，熔斷器2，電感3，避雷器4，負載5，開關(guān)6。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行說明。在圖1中，每條電容器支路上電容器l串聯(lián)熔斷器2和電感3，電感 3兩端并聯(lián)避雷器4。各電容器支路并聯(lián)通過開關(guān)6連接到負載5。實施例34臺電容器并聯(lián)運行，每臺電容器為110uF，工作電壓 23.5kV，每一條支路上熔斷器和電感的電阻值之和112mQ、電感值之和 為73uH。電感的絕緣耐壓水平設(shè)計為2.5倍電容器正常工作電壓，即 58.75kV。按上述參數(shù)設(shè)計，避雷器的直流lmA電壓取為23.5~36.7kV， 雷電沖擊電流殘壓為37.6 58.75kV，具體數(shù)值在上述范圍內(nèi)按廠家生產(chǎn) 的ZnO閥片可以達到的壓比來取。由于目前雷電沖擊電流殘壓和直流 lmA電壓的比值一般為1.6 2.0，因此，若避雷器的直流lmA電壓取為 23.5kV，則雷電沖擊殘壓可取(1.6 2) X23.5-37.6 47kV，若避雷器 的雷電沖擊殘壓取為58.75kV，則直流lmA電壓為(58.75/2 58.75/1.6) kV，艮卩29.4 36.7kV,當熔斷器的截止電流值設(shè)計為30kA時，會丄/2-士x73xl0-6x(30x103)2 = 32.85^7 ，避雷器的沖擊通流容量為 23kJ 49.3kJ。
權(quán)利要求1.一種儲能電容器組的保護裝置，N臺等值的電容器并聯(lián)運行，在各電容器支路上串聯(lián)熔斷器和等值的電感，其特征在于所述電感兩端并聯(lián)避雷器，避雷器的直流1mA參考電壓不小于電容器正常工作電壓UC，雷電沖擊電流殘壓不大于電感的絕緣耐壓水平UL，避雷器的沖擊通流容量為<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><msup> <mi>LI</mi> <mn>2</mn></msup><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2007200883984C00011.gif" wi="152" he="39" img-content="drawing" img-format="tif"/-->式中L為所述電感值，I為所述熔斷器截止電流，N為自然數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的儲能電容器組的保護裝置，其特征在于所 述避雷器為金屬氧化物避雷器，其lmA參考電壓為Ue lU1.6，雷電沖擊 電流殘壓為1. 6Ue l^。
專利摘要儲能電容器組的保護裝置，屬于電源系統(tǒng)保護裝置，目的在于將電感兩端的電壓限制在其限壓保護區(qū)，從而避免電感發(fā)生爆炸，同時又能保證熔斷器能正常熄弧。本實用新型N臺等值的電容器并聯(lián)運行，在各電容器支路上串聯(lián)熔斷器和等值的電感，所述電感兩端并聯(lián)避雷器，避雷器的直流1mA參考電壓不小于電容器正常工作電壓U<sub>C</sub>，雷電沖擊電流殘壓不大于電感的絕緣耐壓水平U<sub>L</sub>，避雷器的沖擊通流容量為(0.7～1.5)×1/2LI<sup>2</sup>。發(fā)生短路故障時，熔斷器起切斷短路電流的作用，電感用來限制短路電流的上升率，當電感兩端電壓達到設(shè)定值時，避雷器動作，將電感兩端的電壓限制在其限壓保護區(qū)，從而避免電感發(fā)生爆炸，同時又能保證熔斷器能正常熄弧。
文檔編號H02H7/00GK201118213SQ200720088398
公開日2008年9月17日 申請日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者何俊佳, 夏勝國, 林福昌, 垣 潘, 銳 郭 申請人:華中科技大學(xué)