目前电力系统的负荷仍然以感性负荷为主,为了防止感性无功功率经过长线路和多级变压器传输导致的电压下降、电能质量降低等问题,对靠近负荷一侧的配电线路,需要进行无功补偿。电容器凭借着其自身巨大优势,仍然是当前最为主流无功补偿设备。随着技术能力和生产工艺的进步,内熔丝式电容器被普遍使用于中高压输配电线路。为得到电容器在单位质量下的最大电容值,在设计电容器的时候,需要将电容元件的极间电场强度尽量增大,这就导致电容器容易发生击穿故障。加之电容随着负载的变动需要经常投切,进一步提高了元件击穿故障的发生概率。以上原因使电容器的元件击穿故障成为电力电容器最常见的故障,而电容器的电容元件都封装在电容器内部,这给元件击穿故障的检测造成了巨大难度,因此,对内熔丝电容器的元件击穿故障检测及保护技术要求极为迫切。本文针对内熔丝式电容器击穿故障,详细论述了发生击穿故障时的暂态特征。分别针对电容器发生热击穿和电击穿的两种情况进行分析,首先对发生故障的配电线路等效电路进行分析,利用叠加原理,等效出简化电路;然后在简化电路基础上,列写故障电路微分方程,通过求解时域微分方程,得到暂态信号表达式;最后通过暂态信号表达式提取暂态特征,并加以分析和总结,建立了内熔丝电容器击穿故障特征信息库。两种情况下发生元件击穿故障的暂态过程虽然不同,但内部故障机理都存在一致性规律,不同的是,电击穿多发生在电容器投入过程中,相比于热击穿要多一个暂态过程,电容器投入引起的暂态特征及其对元件击穿故障的影响文中都做了相应分析。通过仿真分析和模拟实验,都验证了理论推导的可靠性和准确性,所以本文为电容器在故障检测和线监测技术领域的发展提供了新的思路。本文第一章对电容器的使用背景加以概述,阐述内熔丝式电容器击穿故障研究的必要性和重要意义,对当前的电容器故障检测和在线监测的研究现状进行介绍。第二章针对中性点直接接地系统,分析了柱上补偿电容器发生元件击穿故障时的暂态特征。分为热击穿和电击穿两种情况进行讨论,对中性点直接接地系统进行电路化简,得到暂态电流的流通路径,通过推导化简获得馈线电流的数学表现形式,由此对故障电流的暂态特征进一步分析。第三章借助MATLAB/Simulink对理论特征分析进行验证,测量电容器发生击穿故障的暂态信号,进而获得故障信号的暂态特征,仿真结果验证了理论分析的有效性与合理性。第四章在实验室利用相关软件以及硬件搭建中性点直接接地系统发生内熔丝式电容器元件击穿故障的模拟平台,利用该模拟实验进一步证明本方案的有效性。第五章对本文所涉及的研究工作进行了总结与展望。