電容器電流過零切除為什么會產(chǎn)生過電壓

1、電容器電流過零切除為什么會產(chǎn)生過電壓電容器在切除之后會產(chǎn)生過電壓，對于這個問題普遍的解釋是由于切除過程中開關(guān)接點產(chǎn)生電弧重燃現(xiàn)象而導致電容器過電壓。由電弧重燃而導致過電壓需要由多種因素共同作用，包括接點斷開時間、系統(tǒng)電感、重燃時間等等因素，其作用機理分析十分復雜，因此我們在此不對其進行討論。使用晶閘管控制的電容器在切除之后同樣會產(chǎn)生過電壓，這種現(xiàn)象就不能用電弧重燃來解釋，因為晶閘管不會產(chǎn)生電弧重燃現(xiàn)象。晶閘管只有在電流過零時才能關(guān)斷，因此晶閘管控制的電容器一定是在電流過零的情況下切除的，所以我們就以晶閘管控制的電容器來對過電壓現(xiàn)象進行討論。對于晶閘管控制的單相電容器，在切除之后不會產(chǎn)生過電壓。

2、由于電容器的電壓與電流有90度的相位差，因此電容器電流為零的時刻正好是電壓最高的時刻。因此我們可以確定：晶閘管控制的單相電容器在切除之后的電壓等于電源電壓的峰值，也就是電源電壓有效值的1.414倍，這個電壓處于電容器的耐壓范圍之內(nèi)。對于晶閘管控制的三相電容器則情況完全不同。三相電容器的切除過程比單相電容器的切除過程要復雜得多，晶閘管控制的三相電力電容器在切除后會剩余異常的高電壓，可能會對電容器的安全構(gòu)成威脅。下面以圖1示出的結(jié)構(gòu)為例介紹一下三相三角形連接電容器的切除過程：guodianya_image002.gif (1.89 KB)2009-7-24 13:51圖1 設(shè)系統(tǒng)電壓有效值U=40

3、0V，并且在A相電壓接近正峰值時取消晶閘管的觸發(fā)信號，于是晶閘管SCRA在A相電壓等于正峰值時（此時SCRA的電流為零）關(guān)斷，在這個瞬間:UA=400×1.414÷1.732=327VUB=-400×1.414÷1.732÷2=-163VUC=-400×1.414÷1.732÷2=-163V根據(jù)上面三式，我們可以確定電容器上的電壓：CAB電壓=327+163=490VA端為正CCA電壓=327+163=490VA端為正CBC電壓=0在SCRA關(guān)斷之后，電路結(jié)構(gòu)變成電容器CAB和CCA串聯(lián)之后再與CBC并聯(lián)的形式。在

4、線電壓UBC等于正峰值時（此時SCRB和SCRC的電流同時為零），SCRB和SCRC同時關(guān)斷。從SCRA關(guān)斷到SCRB和SCRC同時關(guān)斷的過程中，電容器CBC的電壓從0充電到線電壓峰值，B端為正。CAB和CCA串聯(lián)因此電流一致，而CAB的電流與電壓反向?qū)儆诜烹?，CCA的電流與電壓同向?qū)儆诶^續(xù)充電，CAB的放電電壓與CCA的充電電壓之和等于線電壓峰值，于是我們可以確定電容器上的電壓：CAB電壓=490-566÷2=207VA端為正CCA電壓=490+566÷2=773VA端為正CBC電壓=400×1.414=566VB端為正對于耐壓400V的電力電容器，其正常承受的

5、峰值電壓為566V，而CCA上的異常高電壓達到773V，為正常峰值的1.366倍。這個異常高電壓只能靠電容器內(nèi)部的放電電阻緩慢放電，會持續(xù)幾十秒鐘。問題還不僅如此，在電容器CCA的異常剩余電壓沒有放電到小于線電壓峰值之前，因為無法滿足電壓過零投入的條件不可能再次投入運行，也就是說，SCRA和SCRC不可能再次同時被觸發(fā)。但是，SCRA和SCRB則可以再次同時觸發(fā)，在SCRA和SCRB觸發(fā)之后，CCA的電壓會下降，然后SCRC可以觸發(fā)，使電容器重新正常投入運行。在下一次切除時，異常高電壓會再次出現(xiàn)。對于頻繁投切的動態(tài)無功補償裝置而言，頻繁的切除操作會使電容器經(jīng)常處于異常高電壓的狀態(tài)之下，會對電容

6、器的壽命產(chǎn)生嚴重的影響。通過以上分析，我們可以看出，晶閘管控制電容器雖然可以實現(xiàn)電流過零切除，但是卻會造成電容器中的異常剩余電壓，這個異常的剩余電壓遠高于電容器的正常運行峰值電壓，因此會對電容器造成損害，損害的程度如何不可預(yù)計。上面的分析過程是電容器三角形連接的情況，由于三角形連接具有與星形連接的等效性，因此可以確定：在電流過零切除星形連接的電容器時同樣會產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象。下面以圖2示出的結(jié)構(gòu)為例介紹一下三相星形連接電容器的切除過程：guodianya_clip_image004.gif (1.45 KB)2009-7-24 13:51圖2 設(shè)系統(tǒng)電壓有效值U=400V，并且在A相電壓接近正峰值

7、時取消晶閘管的觸發(fā)信號，于是晶閘管SCRA在A相電壓等于正峰值時（此時SCRA的電流為零）關(guān)斷，在這個瞬間:UA=400×1.414÷1.732=327VUB=-400×1.414÷1.732÷2=-163VUC=-400×1.414÷1.732÷2=-163V根據(jù)上面三式，我們可以確定電容器上的電壓：CAB電壓=327A端為正CCA電壓=-163VB端為負CBC電壓=-163VC端為負在SCRA關(guān)斷之后，電路結(jié)構(gòu)變成電容器CB和CC串聯(lián)的形式。在線電壓UBC等于正峰值時（此時SCRB和SCRC的電流同時為零），SCRB和SCRC同時關(guān)斷。從SCRA關(guān)斷到SCRB和SCRC同時關(guān)斷的過程中，電容器CA的電壓不變，CB和CC串聯(lián)因此電流一致，而CB的電流與電壓反向?qū)儆诜烹?，CC的電流與電壓同向?qū)儆诶^續(xù)充電，CB的放電電壓與CC的充電電壓之和等于線電壓峰值，于是我們可以確定電容器上的電壓：CA電壓=327VA端為正CB電壓=-