[發(fā)明專利]確定高壓電容器內(nèi)熔絲熔斷狀態(tài)的測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011010290.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN112305465B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 國(guó)江;馬躍;黃想;林浩;陳江波;嚴(yán)飛;朱慶東;姜?jiǎng)賹?/a>;朱文兵;倪學(xué)鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司
• 主分類號(hào): G01R31/74
• 分類號(hào): G01R31/74;G01R31/64;G01N21/84
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 夏德政

1.一種確定高壓電容器內(nèi)熔絲熔斷狀態(tài)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)包括：

電測(cè)量設(shè)備包括工頻調(diào)壓器、變壓器、充電電阻、整流硅堆、分壓器、放電電容器、斷路器、內(nèi)熔絲、羅氏線圈交流探頭以及示波器，所述電測(cè)量設(shè)備利用所述放電電容器對(duì)所述內(nèi)熔絲進(jìn)行放電，利用所述分壓器和所述羅氏線圈分別確定所述內(nèi)熔絲兩端電壓及內(nèi)熔絲的電流，并利用所述示波器記錄；

光測(cè)量設(shè)備包括試驗(yàn)容器、絕緣油、反射鏡面、光源、高速相機(jī)以及計(jì)算機(jī)，所述光測(cè)量設(shè)備記錄所述內(nèi)熔絲熔斷狀態(tài)；以及

所述高壓電容器內(nèi)熔絲熔斷需要經(jīng)歷固態(tài)加熱和熔化兩個(gè)過(guò)程，根據(jù)熔絲固態(tài)加熱階段吸收熱量以及熔絲熔斷過(guò)程吸收能量，確定熔絲熔斷過(guò)程最低需要能量；

熔絲的熔斷分為五個(gè)過(guò)程：固態(tài)加熱、熔化、液化、汽化、等離子化，電容器內(nèi)熔絲熔斷至少需經(jīng)歷固態(tài)加熱和熔化兩個(gè)過(guò)程，直徑為D，單位為mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，單位mm，原材料為銅絲的內(nèi)熔絲，其熔斷能量推導(dǎo)如下：

熔絲固體加熱階段吸收熱量W1

W₁＝mcΔT＝ρSLc(T-T₀)????(1)

其中，m—熔絲的質(zhì)量，ρ—熔絲的密度，8.92g/cm³，c—熔絲的比熱，0.38J/(g·K)，T—熔絲的熔點(diǎn)，1084.4℃，T0—熔絲的初始溫度，常溫為25℃熔絲的熔化過(guò)程吸收能量為W2

W₂＝QnV＝QSL/n?????(2)

其中，Q—熔絲的熔化熱，13.05kJ/mol，n—熔絲的摩爾體積，7.11cm³/mol，熔絲熔化過(guò)程最小需求能量W；

W＝W₁+W₂

＝ρSLc(T-T₀)+QSL/n

＝SL[ρc(T-T₀)+Q/n]

＝SL(8.92×0.38×(1084.4-25)/1000

+13.05/7.11)

＝5.43SL

即熔絲熔斷過(guò)程最低需要能量W＝5.43SL，所述工頻調(diào)壓器的輸入電壓為220V或380V工頻交流電壓，輸出電壓為0～430V，所述變壓器的輸入電壓為所述工頻調(diào)壓器的輸出電壓，為充電電路供能；

所述充電電阻對(duì)充電電流大小進(jìn)行限制，所述整流硅堆是將預(yù)定數(shù)量的二極管組成的整流電路一起封裝在樹脂中，形成的整流電路；

所述分壓器是由串聯(lián)電容器分壓，再經(jīng)電磁式互感器降壓和隔離，作為表計(jì)以及繼電保護(hù)的一種電壓互感器，所述放電電容器的輸入為充電電路的輸出電壓，并進(jìn)行儲(chǔ)能；

所述斷路器實(shí)現(xiàn)充電電路與放電電路的通斷，所述內(nèi)熔絲串聯(lián)于電路中，與所述放電電容器以及所述斷路器共同實(shí)現(xiàn)電容器內(nèi)熔絲的放電熔斷；

所述羅氏線圈交流探頭是一種交流電流傳感器，是一個(gè)空心環(huán)形的線圈，有柔性和硬性兩種，通過(guò)套在被測(cè)量的導(dǎo)體上來(lái)測(cè)量交流電流，所述示波器是用來(lái)測(cè)量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器；

所述試驗(yàn)容器由不銹鋼箱體及兩處紅外玻璃組成，其中紅外玻璃的紅外線透過(guò)率為94％，在7μm時(shí)，窗口的紅外線透過(guò)率為92％，所述絕緣油采用芐基甲苯；

所述光源為高亮度白光LED光源，通過(guò)將高速相機(jī)輸出的同步信號(hào)輸入到光源的輸入端，實(shí)現(xiàn)與高速相機(jī)準(zhǔn)確同步；

所述高速相機(jī)采用USB3.0接口，無(wú)需專用采集卡，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的方便連接，采用單光學(xué)輸入，多單元組成，四像增強(qiáng)CCD相機(jī)模塊。

2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量系統(tǒng)確定高壓電容器內(nèi)熔絲熔斷狀態(tài)的測(cè)量方法，其特征在于，包括：

連接測(cè)量系統(tǒng)中的電路各元件，斷開斷路器；

將調(diào)壓器輸入端接入220V或380V電源，合上調(diào)壓器開關(guān)；

調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，逐步升高調(diào)壓器輸出電壓，監(jiān)測(cè)分壓器輸出值，確保所述分壓器輸出值不超過(guò)電容器額定電壓值；

待所述分壓器輸出值達(dá)到電容器額定電壓值后，合上所述斷路器，直至電容器電壓降為0；以及

在放電過(guò)程中通過(guò)羅氏線圈和示波器記錄放電電流波形，同時(shí)啟動(dòng)高速相機(jī)及光源，對(duì)電容器內(nèi)熔絲熔斷狀態(tài)進(jìn)行拍攝。