高压电容器损坏故障分析

电容器运行电压过高 高压电容器运行电压可以反映出变电所母线系统电压的状况，并直接影响电容器的寿命和出力功能。高压电容器内部在运行中的有功功率损耗主要由介质损失和导体电阻损失两部分组成，而其中的介质损失占高压电容器总有功功率损耗的98%以上。高压电容器介质损耗会直接影响电容器的运行温度，可用下式表示： Pr=Qctgδ=ωCU2tgδ·10-3 式中Pr为高压电容器的有功功率损耗；Qc为高压电容器的无功功率；tgδ为高压电容器的介质损失角正切值；ω为电网角频率；C为高压电容器的电容率；U为高压电容器的运行电压。 由公式可知，高压电容器有功功率损耗与无功功率同高压电容器运行电压的平方成正比；随着运行电压的增高，高压电容器的有功功率损耗会迅速增加，进而温度升高的速度也会增加，游离增大，导致电容器的绝缘寿命降低。另外，因高压电容器连续运行的过电压一般定为额定电压的1.10倍，当电容器长时间处于过电压下运行时，会导致电容器产生过电流而损坏；所以，高压电容器组建需要安设完善的过电压保护装置。 电网高次谐波引起的过电流 当电网中的谐波电流流入电容器，就会叠加在高压电容器的基波电流上，使其运行电流增大，同时也会使高压电容器基波电压上的峰电压有效值增大。如果电容器容抗与系统感抗相匹配，会对高次谐波产生放大作用而产生过电流和过电压，引起电容器内部绝缘介质局部放电，使电容器产生鼓肚、熔丝群爆等故障。 电容器所接母线失压 如果电容器在运行中突然失去电压，可能会导致变电所电源侧瞬时跳闸或主变压器断开。若电容器在电源合闸或备用电源自动投入使用时未被移除，可能会导致电容器带负荷产生过电压而损坏。另外，当变电所失去电压恢复时不拆除电容器，可能会产生谐振过电压，使变压器或电容器损坏。因此，电容器应设置失压保护装置，保证电容器在所接母线失压后可靠动作，又可在母线电压恢复正常后可靠接入。 断路器操作产生的过电压 电容器断路器多采用真空断路器，当断路器合闸时，断路器触头可能会发生弹跳现象而产生过电压。虽然由此产生的过电压峰值较低，对电容器的影响也不大，但由于电容器年投切次数在千次以上，且断路器断开时可能引发击穿电容器的过电压，因此，必须采取有效的保护措施来限制断路器操作产生的过电压。

共模电感设计方案

近年来，由于政府机构或其他团宥訣MC（电磁兼容）日益重视，工程师们在设计产品时亦是非常注意产品的辐射问题。特别值得一提的是：直流变换器很高的开关频率及尖峰脉冲斜波就是一典型的EMI（电磁干扰）。 共模电感就是一个重要的抗电磁干扰零件，它可以在一宽频条件下提供非常高的阻抗。大多数EMI滤波器主要部件就是一共模电感。在此文中，主要介绍共模电感的设计及磁芯选材问题。 2.基本的共模 开关电源有两种噪声：一为共模，另一为差模。与输入信号的路径相同的噪声称之为差模噪声，而每相相同的从接地到输出的尖峰信号称之为共模噪声。（详见图1A和1B）共模电感设计方案，零欧电阻、磁珠、电感有何区别一典型抗电磁干扰滤波器包含共模电感，差模电感及X，Y电容。Y电容和共模电感使共模噪声衰减。在高频噪声时，电感呈现高阻抗特性，并且反射和吸收噪声。然而电容呈低阻抗（至接地）且改变主线的噪声方向。（见图2）共模电感设计方案，零欧电阻、磁珠、电感有何区别共模电感两绕组圈数是相同的，产生两大小相等方向相反的磁通量。此两磁通相互抵消。因此使磁芯处于无偏磁状态。差模电感只有一个绕组，需要磁芯提供一完全无饱和线性电流。此与共模电感有较大的不同。为防止磁饱和，差模电感必须使用一低的有效磁导率的磁芯（有气隙的铁氧体或铁粉磁芯）。然而，共模电感可以使用一较高的磁导率磁芯且在磁芯相对小的条件下可得到一比较高的电感。 共模电感设计方案，零欧电阻、磁珠、电感有何区别3.磁芯选材首先，噪声是由开关电源的单位基频所产生的，再加上高频谐波。也就是表示噪声在10KHz到50MHz范围内都会存在。为此，电感必须有更宽的频率范围内存在高阻抗特性。共模电感的总阻抗由两部分组成：串联感抗（Xs）和串联电阻（Rs）。在低频时，阻抗呈感抗特性。但随着频率的增加，有效磁导率下降，感抗亦在下降。（见图3）由串联感抗（Xs）和串联电阻（Rs）的相互作用，在整个频宽内产生一可接受的阻抗（Zs）。 对于大多数产品来讲，共模电感的磁芯都选用铁氧体（镍锌系和锰锌系）。镍锌系磁芯的特点是具有较低的初磁导率，但在非常高的频率（大于100MHz）时，仍能保持初磁导率。而锰锌系则恰恰相反，其具有很高的初磁导率，但在频率很低（20KHz）时，磁导率可能会衰减。由于镍锌系磁芯有很低的初磁导率，所以在低频时，不可产生高阻抗特性。然而锰锌系磁芯在低频时，能提供非常高的阻抗特性，且非常适用于10KHz到50MHz的抗电磁干扰。基于此，本文只集中讨论锰锌系磁芯。