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說說電力電容器爆炸原因及預防措施以及電容品質優劣與爆漿分析

發布時間:2019年6月8日

說說電力電容器爆炸原因及預防措施以及電容品質優劣與爆漿分析

在低壓電力系統中,使用電力電容器是為了提高系統的功率因數,減少無功損耗。電力電容器在運行_中發生損壞甚至爆炸的事故時有發生,輕則損壞配電設備,重則破壞建筑物并引起火災。

下面分析其原因并提出預防措施。

爆炸原因

單個電力電容器由三個電容器連接成△形,裝在變壓器油的密封容器中,頂端引出三個接線端子,如圖l所示。圖中C是由一組電容器(兩只、三只或更多)并接而成。

說說電力電容器爆炸原因及預防措施以及電容品質優劣與爆漿分析

  設A、B相間某一電容器被擊穿(見圖2)。圖2是A、B相間的等效電路。其R為被擊穿電容的等效電阻。由于電容器的擊穿是一個逐漸的過程,等效電阻R是一個可變的動態電阻。電容器擊穿過程中,電容會產生焦耳熱,焦耳熱的表達式為Q=I2Rt=U(AB)平方/Rt=380平方/Rt(J)。

因R動態電阻是由大變小,時間越長,產生的熱量越多。當電容有過大的漏電流或擊穿時,電容器在很短時間內產生很大的熱能,這些熱能使電容器內的油分解產生大量氣體,這時電容器殼體承受不了這種劇烈增大的壓力,造成殼體損壞甚至爆炸。這是主要原因。

其次,電容器作為功率因數補償,電容器的投退量與系統有關。若頻繁操作時,來電的電壓極洼正好與電容組殘留電荷極性相反,會產生很大電流,這也是電容器損壞的原因。

預防措施

1.正常情況下,每組相電容器通過的電流有效值為I=V/WC,可根據電流量的大小,按1.5~2倍,配以快速熔斷器。若電容被擊穿,則快速熔斷器會熔化而切斷電源,保護電容器不會繼續產生熱量。

2.在補償柜上每相安裝電流表,保證每相電流相差不超過±5%,若發現不平衡,立即退出運行,檢查電容器。

3.監視電容器的溫升情況。

4.加強對電容器組的巡檢。

電容器偏電流過大通常有如下現象:電容器的引出線套管部位發生滲油;電容器鼓肚。有些電容沒有滲油,便會發生鼓肚現象。發現上述情況,則電容器應退出運行,以防爆炸。

電容器損壞一般易發生在夏天高溫期,在這段時間內,更應加強巡視。

說說電力電容器爆炸原因及預防措施以及電容品質優劣與爆漿分析

1.電容容量越大越好。
很多人在電容的替換中往往愛用大容量的電容。我們知道雖然電容越大,為IC提供的電流補償的能力越強。且不說電容容量的增大帶來的體積變大,增加成本的同時還影響空氣流動和散熱。關鍵在于電容上存在寄生電感,電容放電回路會在某個頻點上發生諧振。在諧振點,電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗最小,補充能量的效果也最好。但當頻率超過諧振點時,放電回路的阻抗開始增加,電容提供電流能力便開始下降。電容的容值越大,諧振頻率越低,電容能有效補償電流的頻率范圍也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度來說,電容越大越好的觀點是錯誤的,一般的電路設計中都有一個參考值的。

2.同樣容量的電容,并聯越多的小電容越好,
耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個重要參數,對于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關系。當電壓固定時候,容量越大,ESR越低。在板卡設計中采用多個小電容并連多是出與PCB空間的限制,這樣有的人就認為,越多的并聯小電阻,ESR越低,效果越好。理論上是如此,但是要考慮到電容接腳焊點的阻抗,采用多個小電容并聯,效果并不一定突出。

3.ESR越低,效果越好。
結合我們上面的提高的供電電路來說,對于輸入電容來說,輸入電容的容量要大一點。相對容量的要求,對ESR的要求可以適當的降低。因為輸入電容主要是耐壓,其次是吸收MOSFET的開關脈沖。對于輸出電容來說,耐壓的要求和容量可以適當的降低一點。ESR的要求則高一點,因為這里要保證的是足夠的電流通過量。但這里要注意的是ESR并不是越低越好,低ESR電容會引起開關電路振蕩。而消振電路復雜同時會導致成本的增加。板卡設計中,這里一般有一個參考值,此作為元件選用參數,避免消振電路而導致成本的增加。

4.好電容代表著高品質。
“唯電容論”曾經盛極一時,一些廠商和媒體也刻意的把這個事情做成一個賣點。在板卡設計中,電路設計水平是關鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商采用四相供電更穩定的產品一樣,一味的采用高價電容,不一定能做出好產品。衡量一個產品,一定要全方位多角度的去考慮,切不可把電容的作用有意無意的夸大。

電容爆漿之面面談

爆漿的種類:

分兩類,輸入電容爆漿和輸出電容爆漿。

對于輸入電容來說,就是我是說的C1,C1對由電源接收到的電流進行過濾。

輸入電容爆漿和電源輸入電流的品質有關。過多的毛刺電壓,峰值電壓過高,電流不穩定等都使電容過于充放電過于頻繁,長時間處于這類工作環境下的電容,內部溫度升高很快。超過泄爆口的承受極限就會發生爆漿。

對于輸出電容來說,就我說的C2,對經電源模塊調整后的電流進行濾波。此處電流經過一次過濾,比較平穩,發生爆漿的可能性相對來說小了不少。但如果環境溫度過高,電容同樣容易發生爆漿。

爆,報也。
采用垃圾東西自然要爆,報應啊。
欲知過去因者,見其現在果;欲知未來果者,見其現在因。

爆漿的原因:

電容爆漿的原因有很多,比如電流大于允許的穩波電流、使用電壓超出工作電壓、逆向電壓、頻繁的充放電等。但是最直接的原因就是高溫。

我們知道電容有一個重要的參數就是耐溫值,指的就是電容內部電解液的沸點。當電容的內部溫度達到電解液的沸點時,電解液開始沸騰,電容內部的壓力升高,當壓力超過泄爆口的承受極限就發生了爆漿。所以說溫度是導致電容爆漿的直接原因。

電容設計使用壽命大約為2萬小時,受環境溫度的影響也很大。電容的使用壽命隨溫度的增加而減小,實驗證明環境溫度每升高10℃,電容的壽命就會減半。主要原因就是溫度加速化學反應而使介質隨時間退化失效,這樣電容壽命終結。

為了保證電容的穩定性,電容在插板前要經過長時間的高溫環境的測試。即使是在100℃,高品質的電容也可以工作幾千個小時。同時,我們提到的電容的壽命是指電容在使用過程中,電容容量不會超過標準范圍變化的10%。電容壽命指的是電容容量的問題,而不是設計壽命到達之后就發生爆漿。只是無法保證電容的設計的容量標準。

所以,短時期內,正常使用的板卡電容就發生爆漿的情況,這就是電容品質問題。

另外,不正常的使用情況也有可能發生電容爆漿的情況。比如熱插拔電腦配件也會導致板卡局部電路電流、電壓的劇烈變化,從而引發電容使用故障。

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