GB/T 17702-2021 电力电子电容器.pdf

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决于电容器的设计,在某些情况下也取决于该熔丝所接人的电容器组的设计。 内部熔丝的动作通常取决于以下两个因素或其中之一: 与故障元件或单元相并联的元件或单元的放电能量; 一可用的故障电流。 注:如果单元是由外部熔断器保护的,则使用电容器制造商建议的外部熔断器进行试

当元件在u1和u2电压范围内发生电击穿时,熔丝应能将故障元件隔离,其中u1和u2分别为故障 瞬间电容器单元端子间电压的最低值和最高值。 和 u, 的推荐值如下列所示;

u1=0.8UN u2 =U.

式中: U.一一表1的试验电压。 注:上述u1和u2的值是根据在元件电击穿的瞬间电容器单元端子间通常可能出现的电压而确定的。如果u1和 u,的值与标准值不同,则用户需要予以规定

GB 25033-2010-T 再生沥青溷凝土式中: U.一一表1的试验电压。 注:上述u1和u2的值是根据在元件电击穿的瞬间电容器单元端子间通常可能出现的电压而确定的。如果u1和

动作之后,熔丝装置应耐受全部元件电压,再加上因熔丝动作产生的任一不平衡电压以及在电容器 寿命期间正常受到的任一短时瞬态过电压。 在电容器寿命期间内部熔丝应能够: 一连续承载1.1Imx的最大单元电流; 耐受单元的冲击电流(Is); 承载因元件击穿而产生的放电电流; 耐受放电试验。 注熔丝和隔离器保护导则见9.13

熔丝的隔离试验在上限和下限电压下均要进行。施加上限直流试验电压u2(见5.17.2)直到至少 只熔丝熔断。然后,立即将电压降至0.8U直到另一只熔丝熔断。 在整个试验过程中,应测量单元两端的电压。如果紧临熔丝动作前后的电压相差超过10%,应重 进行试验,附加电容与被试单元并联连接。试验可在新单元上重新进行,由制造商自行决定。 如果内部只有一只熔丝,则熔丝试验可在一个完整电容器单元或在两个单元上进行。 应采用以下试验程序a)、b)、c)和d)项中的一种,或采用其他方法,由制造商选择决定。 优先选用可在标准单元上进行试验的方法。具体方法如下: a)元件的机械刺穿:元件的机械刺穿就是将一个钉子通过预先在外壳上钻好的孔强行打人元件 注1:不能保证仅有一个元件刺穿。 注2:为了限制沿着钉子或通过因钉子而打的洞对外壳放电的可能性,可使用由绝缘材料制造的“钉子”或与 外壳连接的元件上进行刺穿,可以是固定的连接,也可以试验时临时的连接。 b)元件的电击穿(第一种方法):在试验单元内的一些元件的电介质层间插人诸如插片之类。每 一个插片连接到各自的端子上。为使装有插片的元件击穿,在该改装的元件的任一极板与插 片之间施加一个足够高的冲击电压。应在试验中记录电容器的电流和电压。 c)元件的电击穿(第二种方法):在试验单元内的某些元件的电介质层间插人一个与两个附加插

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武验之后,应测量电容以证明熔丝(均)已熔断。 所用测量方法应足够灵敏以检测出因一只熔丝熔断而导致的电容变化

在隔离试验之后,外壳不应出现明显变形。

单元应承受一次历时10s的电压试验,不得再有熔丝动作。除非制造商和用户按照5.17.4d)的规 定另有协议,该耐受试验电压通常宜等于表1中规定的试验电压,

电容器单元应适用于在得合表 和持续时间下无任何故障地运行。应认识到,在 于额定电压值下的运行都将缩短整个产品寿命。

在电容器寿命中允许有1.5Us、历时30ms的过电压1000次。 可以耐受而不显著降低电容器寿命的过电压幅值取决于其持续时间、施加次数和电容器温度。 另外,这些值是假设当电容器的内部温度低于0℃但仍在温度类别之内时可能出现的过电压。 平均施加电压不得高于规定电压。

在电容器寿命中充许有1.5U、历时30ms的过电压1000次。 可以耐受而不显著降低电容器寿命的过电压幅值取决于其持续时间、施加次数和电容器温度。 另外,这些值是假设当电容器的内部温度低于0℃但仍在温度类别之内时可能出现的过电压。 平均施加电压不得高于规定电压。

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对于些电力电子电容器,开不适宜来用放电电阻。当用户有要求时,应为每一电容器单元或电容 器组提供在10min之内从初始电压U~或UnDc对每一单元放电到75V或更低的方法。 在发货之前,无放电电阻且能量在100J以上的电容器应通过端子间和端子与外壳间的短路来 保护。 在电容器单元和这种放电器件之间不应有开关、熔断器或其他隔离器件。 放电器件不是用于装卸之前将电容器端子短接在一起并接地的替代品。 与提供放电路径的其他电气设备直接连接的电容器应被视为适当放电,只要电路特性能够确保电 容器在上述规定时间内放电。 放电回路应有足够的载流能力以使电容器从最高过电压的峰值放电,

为使电容器金属外壳的电位 能够承担故障电流,外壳应备有适于 障电流的连接件,或留有一 不腐蚀的金属区

如询问时,用户应详细说明电容器安装所在地的安全规则有关的任何特殊要求,

如询问时,用户应详细说明电容器安装所在地的安全规则有关的任何特殊要求。

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如果适用,应增加以下标记: 一一表示内部放电器件; 表示内部熔丝或隔离器; SH或表示自愈式电容器; 保护类别:保护/未保护。 对于小单元,如果不能在铭牌上标出上述所有的项目时,有些项目应在说明书中给出, 注1:电容器单元上的标志位置宜由制造商和用户协商确定, 注2:根据制造商和用户之间的协议,可将附加数据添加在铭牌或附加警告牌上

过应力和过热都会缩短电容器的寿命,应严格控制运行条件(即温度、电压、电流和冷却)。 由于电容器的类型不同且涉及的因素很多,不可能用简单的规则来概括所有可能情况下的安装和 运行。 应重视下面给出的信息。此外,应遵守制造商的使用说明书。 有7项主要应用: a) 内部过电压保护:缓冲电容器耐受正弦波形的部分电压;这些电压叠加一定量的直流电压后交 替作用。 b) 直流谐波滤波电容器上通常施加的是直流电压叠加非正弦交流电压。 开关电路:施加在换向电容器上的通常是梯形电压。 d)外部交流过电压保护。 e) 外部直流过电压保护。 f 内部交流谐波滤波器。 g)直流储能:辅助电容器。通常施加直流电压,并以高峰值电流周期性地充电和放电。

电容器的额定电压应等于周期性电压的峰值,主要不是因为内应力,而是因为在电力电子设备中高 的dV/dt值可以引起影响电容器寿命的局部放电和损耗。 电力电子设备中的多数应用呈现变动负荷。因此,制造商和用户就额定电压和真实电压应力进行 广泛讨论是十分必要的。 只有在紧急情况下,电容器才可在最高允许电压和最高运行温度同时出现的情况下运行,并且只能 是短时的(见表5)。 注:制造商可按频率和环境温度(mb)的函数给出适用电压的示意图,

应对电容器的运行温度予以 度对电容器的寿命有很大的影响。 温度超过9mx会加速电介质的电化学老化。 温度低于mm或从热到冷急剧变化可能引起电介质的局部放电老化。

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电容器应放置在能使电容器损耗所产生的热量以对流、传导和辐射的方式得到充分散发的地方。 由相关设备所产生的损耗也应考虑在内。 运行中的电容器外壳的冷却和电容器单元的布置应对每个单元提供足够的冷却。这对成排叠装的 单元尤为重要。 受到来自太阳或任何高温表面的辐射,电容器温度将会升高。 安装之后,有必要检验在最严酷使用条件(电压、电流和冷却温度)下外壳温度是否低于9max。 根据冷却效率以及辐射的强度和持续时间,可能需要采取下列的预防措施之一: 防止电容器受到辐射; 选择为用于更高运行空气温度而设计的电容器或使用额定电压高于第4章和9.2中所规定电 压的电容器; 一电容器安装地点海拨高于1000m时将影响其散热效果;这一点在确定单元功率时宜予以 考惠。

9.3.3非正常冷却条件

在异常情况下,人口温度可高于最大值55℃,此时应使用特殊设计的电容器或有较高额定电压的 电容器。

除了环境温度高之外,还容易遇到其他不利的使用条件。当用户了解到这些情况后,则应在订购电 馨时告知制造商。 这些信息还宜提供给采用电容器的所有相关设备的供应商。 最重要的条件包括: a)频繁出现高相对湿度期。这可能需要使用特殊设计的绝缘子。应注意到凝结于外部熔断器表 面的潮气有将其分流的可能性。 b 霉菌生长迅速。金属、陶瓷材料、一些油漆和清漆均不利于霉菌的生长。当使用杀菌剂时,其 毒性仅能保持几个月;总之,如装置有集落的尘埃,就可能滋长霉菌。 C 在工业区和沿海地区出现腐蚀性大气。应注意的是在较高温度的气候中腐蚀性大气的作用要 比在温和气候中严重得多。强腐蚀性大气甚至在户内使用时也可能出现。 d 污移。当电容器安装于高污移区域时,应采取特殊预防措施。 海拔超过1000m。在海拔超过1000m地区使用电容器属于特殊条件。应由用户和制造商 协商选取类型(见4.2)。

6.1中规定了过电压倍数。 如果估计过电压的次数较少或温度环境不太恶劣,在制造商同意的情况下,可以增大过电压倍数。 应对易于遭受高的雷电过电压的电容器进行适当的保护。如果采用避雷器,应将其尽可能靠近电 容器放置。 在非正常使用条件下的瞬态过电压,可强制选择较高额定电压的电容器。 当过电压高于表5中(即电容器直接与线路连接)允许的值,则要求在制造商和用户协商一致的情 况下进行较高的电压试验。

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电容器不应在电流超过3.22、3.23和3.24规定的最大参数值下运行。 当电容器接入电路或设备切换时可能会出现高幅值和高频率的瞬态过电流。宜将这些瞬态过电流 降低到有关电容器或设备可以接受之值。

投切和保护装置以及连接件应能承受由高幅值和高频率的瞬态过电流所导致的电动力和热应力, 此瞬态过电流可能在关合时或其他情况下发生 如果考虑到电动力和热应力会导致尺寸过大,则应采取防止过电流的特殊的预防措施, 注:尤其是选取具有充足热容量的熔断器。

9.8爬电距离和电气间隙的选取

连接到电容器的电流引线能够散发来自电容器的热量。同样地,电流引线也能够将外部连接件 产生的热量传送至电容器中。 因此需要保持连接到电容器的连接件的温度总是低于电容器本身的温度。 电容器电路中的任何接触不良都可能引起电弧和造成高频振荡,这可能使电容器过热和过电压, 因此建议定期检查所有电容器设备的接触点和电容器的连接件

9.10电容器的并联连接

a)电流分配取决于电流通道中的电阻和电感的微弱差异,其中的一台电容器可能容易过负荷; b)由于电力电子设备会遇到高频,其内部连接通常要设计得具有低电感和低电阻。 因而,当一台电容器出现短路故障时,并联电容器的全部能量将急剧地向击穿点耗散。 通常,不可能用限流熔断器将该单元隔离。 在这种情况下应采取特殊的预防措施。

9.11电容器的串联连接

在直流电容器中,由于单元的绝缘电阻的差异,为了安全因素的考虑,应通过电阻分压器来确保单 元之间的电压分配正确。电阻器的寿命不应低于设备的寿命。 注:电阻器的断开会导致受影响的电容器过度充电 由于整体的放电器件将泄放剩余电荷,因此,具备长关断期的交流电压和长关断期的间款直流应用 均不需要特殊分压器。 单元的绝缘电压应适于串联结构,

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在电力电子设备中导体的强磁场可能使磁性外壳反复磁化并在所有的金属部件中产生涡流,并由 此产生热量。 因此需要将电容器置于离强电流导体有一定安全距离之处,并尽可能避免使用磁性材料

13电容器内部的内部熔丝和隔离器的保护导则

熔丝与元件串联连接,一且元件发生故障,熔丝用来隔离该元件。元件击穿后,与其连接的熔丝将 熔断,并把该元件与电容器其余部分隔离,允许单元继续运行。当使用串联连接时,一只或多只熔丝的 熔断将导致电容器组内的电压变化。 完好单元上的电压不应超过5.17中给出的值。 根据单元的内部连接,一只或多只熔丝的熔断还可能引起单元内的电压变化。 在串联组内的其余元件工作电压会升高,并且制造商应根据客户要求给出由于熔丝熔断所引起的 电压升高的详细说明。 由于电容器的自愈特性,击穿并不危险,电流也不会显著增大。但是,万一压力增大(例如,由热不 稳定性引起,这会在电容器寿命终结时发生,或在某些情况下,也可能由于过度过负荷导致的自愈击穿 次数过多引起),则自愈式电力电子电容器应由过压力隔离器或过压力检测器来保护。 这些器件井不用于内部短路保护,

9.14无保护的电容器导则

对于电力电子电容器,用户应通过合格安装来确保不会因为故障电容器而出现危险。该要求尤其 适用于无保护的电容器

以梯形电压为例来解释电力电子电容器波形定义,如图A,1。

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a)换向波形 图A.1波形及其回路示例

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)门极可关断晶闸管用阻尼电容器波形

图A.1波形及其回路示例(续)

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图A.1波形及其回路示例(续)

具有作为频率函数的正弦电压并在最高温度(9)下的电容器运行限值 作为频率函数的正弦电压在最高温度(mx)下的电容器运行限值如下:

作为频率函数的正弦电压在最高温度(mx)下的电容器运行限值如下:

最高电压通常是电介质厚度(a)、固有场强(Ep)和温度(の)的函数。 Umx=f(ED,a,) 对于f

最高电压通常是电介质厚度(a)、固有场强(Ep) Umax=f() 对于ff的频率范围,下列公式有效: Umax f,为电容器的损耗功率达到最大值时的频率:

f2为最大电流(Imx)下电容器中产生最大损耗功率(Pmax)时的频 对于f1~f2的频率范围: Pmx=恒定值 而f2为有效电流达到最大值时的频率: I =Imax 超过最高频率,最大电流将会由于集肤效应等而下降

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电容器的特性值如下: Umax 最高电压; Pmax 最大损耗功率; tan 在频率1下的电容器损耗角正切; tan2 在频率下的电容器损耗角正切; f2 满功率损耗和最大电流时的最高频率; Imax 最大电流方均根值。 主,热遗定性试阶条件加下。

1.21Pax = X2XCXtan=1.21X 2 = 2元 f.

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测量回路如图C.1所示。

体育局健身会馆附属游泳池(框架钢结构)工程施工组织设计附录C (规范性) 谐振频率测量方法

通过改变频率并保持U,恒定,就有可能绘制出表示电容器端电压和电源频率之间的关系曲线(见 图C.2)。 U2的最小值对应于谐振频率(f.)。 连接线应尽可能短,

通过改变频率并保持U,恒定,就有可能绘制出表示电容器端电压和电源频率之间 图C.2)。 U2的最小值对应于谐振频率(f.)。 连接线应尽可能短。

图C.2电容器端电压和电源频率之间的关系曲线

以直流电对单元充电,然后通过直接位于电容器端子处的间隙放电。 通过示波器来记录放电电流的波形。 f,是由时间轴线相交的数目计算得出。 放电波形的形状为等效串联电阻和杂散电感的函数,如图C.3所示,

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注:使用第二种方法测量放电频率,如果阻尼因数低且外部连接件的电感与内部连接件的电感相比可忽略不计时, 则放电频率等于自谐振频率。 在任何情况下东莞东盈大厦支护施工方案(中标),计算自感均要考虑阻尼因数。

图C.3放电电流波形

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