0 引言
　　通常用于油微量水分全自動(dòng)測(cè)試儀器用內(nèi)熔絲基本原理是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，熔絲與電氣元器件串聯(lián)作為保護(hù)器件使用。元器件絕緣擊穿或其他故障發(fā)生時(shí)，流過熔絲電流增加，熔絲溫度升高后熔斷，保護(hù)了元器件。對(duì)熔絲保護(hù)有如下幾個(gè)要求：
　　1）通常故障電流由短路電流引起，故障電流應(yīng)使熔絲迅速熔斷，以減少對(duì)其他元器件的損壞；
　　2）為了限制故障電流或熔絲動(dòng)作對(duì)周圍元器件或設(shè)備的損壞，應(yīng)設(shè)計(jì)限流型熔斷器；
　　3）熔絲動(dòng)作后，熔絲斷口必須承受住全電壓；
     4）熔絲在沒有真正故障時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作；
     5）熔絲在正常運(yùn)行狀況下或在暫態(tài)過電壓、諧波、涌流情況下不能改變運(yùn)行性能。
1 電力電容器
　　油微量水分全自動(dòng)測(cè)試儀器用內(nèi)熔絲由電容器單元串并聯(lián)連接組裝而成。電容器單元設(shè)計(jì)為在1kV一20kV電壓下運(yùn)行，而電容器組額定電壓可能為幾百千伏；單元額定電流范圍從幾安培到幾百安培。電容器內(nèi)部由電容器元件并聯(lián)和串聯(lián)連接，電壓比較高的單元，電容器元件串聯(lián)數(shù)亦越多。
　　在高電壓電容器單元中，電容器元件電壓在1kV～2．3kV之間。通常電介質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)選取在50V／p,m～60V／p,m（K=1），比所有其他電力設(shè)備高一個(gè)數(shù)量級(jí)，每個(gè)電容器元件的極板面積大致為10m～20m。電氣故障有兩類：元件故障和絕緣故障。元件*初的故障可能是由于介質(zhì)材料有薄弱點(diǎn)、不適當(dāng)?shù)墓に囂幚硪穑诮橘|(zhì)材料上偶然有很高的過電壓激發(fā)而使電極間介質(zhì)材料擊穿；絕緣故障主要在元件或內(nèi)部連接線與外殼之間，也有可能是元件之間或是套管閃絡(luò)。
2 電力電容器的保護(hù)
　　在討論用于電容器不同熔絲保護(hù)之前，列舉電容器單元相關(guān)問題：
　　1）正如前面所敘述的電容器運(yùn)行場(chǎng)強(qiáng)很高，介質(zhì)的壽命和絕緣強(qiáng)度主要取決于所使用的場(chǎng)強(qiáng)。
　　2）電容器在高電壓下有很大的工作面積，高電壓和大面積將導(dǎo)致介質(zhì)有比較高的擊穿風(fēng)險(xiǎn)。
　　3）電容器單元通常以串、并聯(lián)方式連接，一臺(tái)電容器擊穿并非必然產(chǎn)生很高的故障電流。4）電壓和電流相位相差90°。
　　內(nèi)熔絲單臺(tái)電容器，每個(gè)電容器元件均由各自的內(nèi)熔絲保護(hù)，某一元件發(fā)生故障時(shí)，內(nèi)熔絲熔斷，僅切除一個(gè)元件，即單臺(tái)電容器的一個(gè)很小部分被斷開；若單臺(tái)電容器由外熔斷器保護(hù)，在其動(dòng)作之后，整個(gè)單臺(tái)電容器斷開。
　　內(nèi)熔絲單臺(tái)電容器優(yōu)點(diǎn)顯著，油微量水分全自動(dòng)測(cè)試儀器用內(nèi)熔絲，容器和并聯(lián)電容器上，亦用于替換進(jìn)口直流濾波電容器，其他高壓電容器裝置中大量配置了內(nèi)熔絲電容器，電容器元件串聯(lián)內(nèi)熔絲，被公認(rèn)為是保護(hù)電容器的*佳解決方法。
3 內(nèi)熔絲設(shè)計(jì)
　　*重要的是確定熔絲的橫截面、長(zhǎng)度、材料和周圍介質(zhì)。熔絲的長(zhǎng)度選擇應(yīng)使在給定的足夠高的電壓下熔絲熔斷后不重?fù)舸?，熔絲橫截面和周長(zhǎng)直接與熔斷性能有關(guān)，熔絲的受熱與它的阻值和截面積有關(guān)，而冷卻由熔絲表面積決定。熔絲材料影響阻值和產(chǎn)生的熱能，而介質(zhì)決定熔絲的熱傳遞。
　　對(duì)不同熔絲直徑、材料和介質(zhì)根據(jù)試驗(yàn)建立熔斷特性曲線，從熔斷特性曲線可以推斷出熔絲合適的負(fù)荷電流，這個(gè)電流必須在t—>∞以下的限值是**的，沒有任何危險(xiǎn)。同樣熔斷曲線給出熔絲在1s時(shí)間熔斷所需的電流，電容器內(nèi)部故障發(fā)生時(shí)必須達(dá)到這個(gè)電流。
　　電容器在交流運(yùn)行狀態(tài)下，電流和相電壓相位相差9O°，當(dāng)電壓達(dá)到*高值時(shí)，沒有電流流過單元電容器，如果故障在這種情況下發(fā)生，沒有可利用的故障電流使內(nèi)熔絲熔斷。很顯然每個(gè)串聯(lián)段均并聯(lián)有多個(gè)元件，利用這些儲(chǔ)存電荷能量使故障元件相串聯(lián)的熔絲熔斷，這種運(yùn)行模式與故障電流的熔斷是有區(qū)別的，電容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的話，熔絲可在幾個(gè)微秒內(nèi)熔斷。
　　有必要對(duì)給定直徑的熔絲所需的熔斷能量作出曲線，根據(jù)并聯(lián)能量確定熔絲幾何尺寸。另一個(gè)問題我們必須檢測(cè)單元在運(yùn)行中或試驗(yàn)中外部直接短路放電而內(nèi)熔絲不應(yīng)動(dòng)作。第三個(gè)問題應(yīng)建立試驗(yàn)曲線，該曲線為電容器單元*大允許放電能量隨熔絲直徑和內(nèi)部串聯(lián)數(shù)變化的函數(shù)曲線。
　　上面列出了設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的一系列問題。此外，熔絲向介質(zhì)進(jìn)行的熱傳導(dǎo)必須進(jìn)行控制，而且熔絲動(dòng)作不應(yīng)影響其他熔絲和單元電容器的介質(zhì)性能。
4 內(nèi)熔絲性能和外熔斷器比較
　　外熔斷器在電容器內(nèi)部一個(gè)元件擊穿后熔斷器并沒有動(dòng)作，油微量水分全自動(dòng)測(cè)試儀器用內(nèi)熔絲，電流增加很小，所以單臺(tái)繼續(xù)運(yùn)行直到繼續(xù)損壞發(fā)生。在故障點(diǎn)內(nèi)部燃弧產(chǎn)生的氣體在電容器內(nèi)的累積壓力可造成外殼炸裂的危險(xiǎn)，全膜電容器這種危險(xiǎn)已減少但仍不能忽略。電容器元件擊穿有兩種極端情況，一種是元件損壞，擊穿電流接近峰值而電壓很低，流過與故障元件相串聯(lián)熔絲的電流與并聯(lián)元件數(shù)成正比，熔絲在幾個(gè)周波內(nèi)熔斷，電容器繼續(xù)運(yùn)行，僅一個(gè)元件的損失，所以輸出減少非常小，另一種是在電壓峰值時(shí)發(fā)生，沒有故障電流可利用，但儲(chǔ)存在并聯(lián)元件中的能量使熔絲很快熔斷，故障元件斷開時(shí)間小于5ms。
　　上面討論了兩種極端情況，實(shí)際中往往是電壓接近*大值，內(nèi)熔絲動(dòng)作是瞬態(tài)的，相應(yīng)電弧的持續(xù)故障基本消除。
　　外熔絲電容器由于要滿足某一單臺(tái)電容器發(fā)生故障也可不間斷運(yùn)行，對(duì)電容器容量有諸多限制。特別對(duì)中、小型容量的電容器組，有時(shí)需用到容量較小的電容器以滿足并聯(lián)電容器裝置單臺(tái)數(shù)量的要求。
　　有內(nèi)熔絲的電容器單元理論上說可設(shè)計(jì)成任意大小的單元，對(duì)單元輸出沒有上限，使電容器組設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。
　　從可靠性觀點(diǎn)來說，很顯然單臺(tái)電容器內(nèi)基本元件的保護(hù)比整臺(tái)電容器單個(gè)保護(hù)有更高的可靠性。當(dāng)外熔斷器斷開后，該串聯(lián)段相并聯(lián)的單元將過負(fù)荷，不適于繼續(xù)運(yùn)行。幾個(gè)元件被內(nèi)熔絲斷開，對(duì)電容器組的總輸出不會(huì)有多大的影響，運(yùn)行和維修?？梢蕴崆鞍才庞?jì)劃。用外熔斷器，一個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作可能引起電容器過負(fù)荷，必須進(jìn)行修理。
5 高電壓濾波電容器組
　　在HVDC輸電中，大量電容器用于調(diào)諧濾波支路中，油微量水分全自動(dòng)測(cè)試儀器用內(nèi)熔絲，電容器組是由單相電容器裝置組裝而成的。通過一定數(shù)量的單臺(tái)電容器的串聯(lián)或并聯(lián)連接，可以設(shè)計(jì)出適合任何電壓與無功容量的電容器組，它的性能特性是可靠性高和電容穩(wěn)定。設(shè)計(jì)和維護(hù)需要采用高的Q值的濾波電容器組，需要限制電容偏移。電容偏差由以下幾個(gè)原因引起：
    a．環(huán)溫變化；
    b．故障元件或單臺(tái)斷開；
    c．電容值固有偏差。
　　外熔斷器電容器單元對(duì)于b條來說是不利的，由于單元斷開比單個(gè)元件斷開將引起較大的電容變化，這個(gè)問題可采用更多的容量小的單元并聯(lián)來滿足要求。由于小單元每千乏的價(jià)格高于大單元每千乏的價(jià)格，這樣解決是很不經(jīng)濟(jì)的。
　　我們認(rèn)為對(duì)于高電壓濾波電容器來說，采用內(nèi)熔絲電容器單元是比較令人滿意。使用內(nèi)熔絲電容器*大的優(yōu)點(diǎn)是熔絲斷開和不平衡電流相協(xié)調(diào)，得出簡(jiǎn)單的關(guān)系，對(duì)整個(gè)電容器組的可靠性和維護(hù)能提前安排計(jì)劃。檢測(cè)故障可設(shè)置報(bào)警和跳閘整定值，保護(hù)裝置的不平衡電流可以反映故障元件總數(shù)，但是各單獨(dú)故障元件則需通過電容測(cè)量找出。可在電容器套管上放置一個(gè)采用特殊的電容電橋原理測(cè)量電容的鉗式變換器，對(duì)電容器組中的單臺(tái)電容器電容作出迅速準(zhǔn)確的測(cè)量，判斷出故障電容器，然后用電容偏差相近的電容器更換。