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金屬化安全膜防爆電容器

文檔作者：高鵬陶顛英高儒昌文檔來(lái)源：上海皓月電窖器有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月15日
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2001年第2期 金屬化安全膜防爆電容器 ·23·
金屬化安全膜防爆電容器
上海皓月電窖器有限公司(上海201500) 高 鵬 陶顛英 高儒昌
． 摘要本文介紹了國(guó)內(nèi)金屬化安全膜的生產(chǎn)概況。通過(guò)分析時(shí)比闡明了安全膜防
爆電容器的突出優(yōu)點(diǎn)。井建議有關(guān)部門蛆織力量mI'~t璃制包括有關(guān)適合安
全膜防爆電容器條款的新標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞金屬化安全膜安全膜防爆電容器 自愈性鑊型保險(xiǎn)絲開(kāi)路失效
1 前言
金屬化安全膜和安全膜防爆電容器的研
究開(kāi)發(fā)在國(guó)內(nèi)外開(kāi)始較早 早已使用于有特
殊要求的電容器，但發(fā)展很不平衡，至今仍未
大量推廣。日本在交流電容器中使用較多，并
在電氣設(shè)備用電容器標(biāo)準(zhǔn)jm c 49O8—1995
中增加了有關(guān)金屬化安全膜防爆電容器技術(shù)
指標(biāo)的條款，其它地區(qū)發(fā)展緩慢。在二十世紀(jì)
8O年代末至90年代初期金屬化安全膜才開(kāi)
始進(jìn)人國(guó)內(nèi)。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有金屬化安全膜
的生產(chǎn)，靠進(jìn)口成品膜，也曾經(jīng)熱過(guò)一段時(shí)
間，很多電容器生產(chǎn)廠都用過(guò)安全膜做交流
電容器。接著有不少?gòu)S引進(jìn)最新型高真空鍍
膜機(jī)時(shí)，都不惜花大量外匯購(gòu)買了可生產(chǎn)金
屬化安全膜的先進(jìn)系統(tǒng)。設(shè)備已具備相當(dāng)?shù)?
生產(chǎn)能力，但實(shí)際生產(chǎn)量都不大，除少數(shù)幾家
能小批量供貨外，有的自產(chǎn)自用，也有的很少
生產(chǎn)。其中一個(gè)主要原因是金屬化安全膜在
質(zhì)量方面與國(guó)外水平相比還有差距，有不少
廠用進(jìn)口金屬化安全膜；其二是金屬化安全
膜價(jià)格較貴；更重要的原因是安全膜防爆電
． 收稿日期：2∞0一O6—24
容器還沒(méi)有一個(gè)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。剄目前為止，除
了日本在關(guān)于電動(dòng)機(jī)用電容器標(biāo)準(zhǔn)j[s c
4908—1995中包括了金屬化安全膜防爆電
容器的各項(xiàng)條款，此外還未見(jiàn)到第二個(gè)有這
些條款的標(biāo)準(zhǔn)，因此嚴(yán)重地限止了金屬化安
全膜防爆電容器的推廣應(yīng)用。
2 金屬化安全膜
金屬化安全膜與普通金屬化膜的不同之
處是以均勻分布在整個(gè)金屬化電極面積內(nèi)的
千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)微型保險(xiǎn)絲來(lái)代替了電容器的安
全防爆機(jī)構(gòu)。這些微型保險(xiǎn)絲在真空鍍膜時(shí)
就蒸鍍?cè)谟袡C(jī)薄膜上。也就是把整個(gè)金屬化
電極用很窄的絕緣隔離間隙把電極分成很多
形狀相同、面積相等的極板單元。各個(gè)極板單
元之間由微型保險(xiǎn)絲相互聯(lián)接。金屬化安全
膜的結(jié)構(gòu)圖案很多。圖1是常用的四種形式。
2．1 網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的金屬化安全膜
網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)是用很窄的絕緣間隙將整個(gè)
金屬化極板分割成很多面積約1平方厘米
(或更小一些)的方塊極板單元，每個(gè)小方塊
在四條邊的中部各有一個(gè)微型保險(xiǎn)絲與四周
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·24· 電力電容器 2001年第2期
相鄰的四個(gè)小方塊極板單元連接。這種微型
保險(xiǎn)絲每平方米內(nèi)約有2萬(wàn)多個(gè)。歐美和國(guó)
內(nèi)各廠家從歐洲進(jìn)口的多屬此種結(jié)構(gòu)圖案的
安全膜。見(jiàn)圖la。
2．2 T 型金屬化安全膜
T型金屬化安全膜是在金屬化極板沿金
屬化膜長(zhǎng)度方向靠近與噴金層接觸的一邊，
有一條很窄的絕緣隔離間隙將極板的有效面
積與噴金層相接的部分隔開(kāi)，同時(shí)又有多條
沿金屬化膜寬度方向的隔離問(wèn)隙，其將金屬
化極板分割成很多面積相等的方塊即極板單
元。每個(gè)極板單元通過(guò)一個(gè)或多個(gè)微型保險(xiǎn)
絲與噴金層連接部分相連。此種圖案的安全
膜，日本使用較多，國(guó)內(nèi)也有廠家使用。見(jiàn)圖1b。
2．3 六邊形金屬化安全膜
六邊形金屬化安全膜基本同屬網(wǎng)格狀一
類，此種類型金屬化膜在日本有生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)未
發(fā)現(xiàn)有生產(chǎn)廠家。見(jiàn)圖1c。
2．4 強(qiáng)化保險(xiǎn)絲金屬化安全膜
此種安全膜是網(wǎng)格狀安全膜強(qiáng)化微型保
險(xiǎn)絲，即網(wǎng)狀格安全膜的改進(jìn)型。這種膜使用
較少。見(jiàn)圖1d。
一 b)T 臺(tái)輯化 瞄
(c)尢地形盤屬化安全膜 d J強(qiáng)化保險(xiǎn)絲安全膜
圖l 金屬化安全膜常用的四種結(jié)構(gòu)圖案形式
3 金屬化安全膜的自愈性和防爆機(jī)理
3．1 普通金屬化膜的自愈機(jī)理
普通金屬化膜在介質(zhì)疵點(diǎn)被擊穿對(duì)，兩
極板問(wèn)即短路放電產(chǎn)生電弧。在電弧高溫作
用下，擊穿點(diǎn)周圍的金屬化極板被迅速蒸發(fā)，
在擊穿點(diǎn)周圍形成一個(gè)絕緣區(qū)。當(dāng)絕緣區(qū)的
半徑達(dá)到一定尺寸時(shí)，電弧熄滅擊穿停止，介
質(zhì)絕緣恢復(fù)，自愈過(guò)程即完成。如圖2示。
圖2a是一只普通金屬化膜作的電容量
為3gF的電容器在500V直流電壓下自愈擊
穿時(shí)的自愈點(diǎn)圖形。圖2b是8 m 金屬化膜
在分切過(guò)程中賦能的自愈點(diǎn)圖形。若是大容
量電容器，如10gF以上的電容器，在高電壓
擊穿時(shí)，擊穿電流很大且難以控制，它的能量
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2001年第2期 金屬化安全膜防爆電容器 ·25·
遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電容器自愈所需的能量，常在自愈
過(guò)程中把與自愈點(diǎn)所在介質(zhì)相鄰的多層介質(zhì)
燒傷，連續(xù)發(fā)生自愈擊穿，自愈聲不斷 在連
續(xù)不斷的擊穿電弧高溫的作用下，局部有機(jī)
薄膜軟化，使多層介質(zhì)粘結(jié)在一起，導(dǎo)致電容
量損失過(guò)大，損耗角正切增加，絕緣電阻降
低，嚴(yán)重者造成電容器短路失效，有極少數(shù)產(chǎn)
品甚至?xí)鸨ㄆ鸹稹?
3．2 金屬化安全膜的自愈和防爆機(jī)理
金屬化安全膜的自愈性與普通金屬化膜
的自愈機(jī)理基本是相同的。只因金屬化安全
膜極板是由微型保險(xiǎn)絲將各極板單元連接而
成，使自愈過(guò)程與普通金屬化膜有了不同之
處。
金屬化安全膜的微型保險(xiǎn)絲反應(yīng)非常靈
敏，當(dāng)任何一個(gè)極板單元內(nèi)發(fā)生擊穿時(shí)，整個(gè)
電容器通過(guò)擊穿點(diǎn)短路放電。強(qiáng)大的電流從
四面八方向擊穿點(diǎn)涌來(lái)，通過(guò)四個(gè)微型保險(xiǎn)
絲進(jìn)入擊穿點(diǎn)所在的極板單元。當(dāng)電流達(dá)到
一定數(shù)值的瞬間四個(gè)微型保險(xiǎn)絲隨即動(dòng)作，
使擊穿點(diǎn)所在的極板單元與電容器極板整體
隔離開(kāi)。同時(shí)和普通金屬化膜一樣，在擊穿點(diǎn)
短路放電的瞬間，在電弧高溫作用下?lián)舸c(diǎn)
周圍金屬化極板被迅速蒸發(fā)，形成一個(gè)絕緣
區(qū)。如圖3示。
一一 【a)3 F電容器在500V下的白盤圖形 (b)8 m盒屬化膜在400V下賦阻的白愈圈形
圖2 普通金屬化膜自愈圖形
一一 (a)阿格狀盒屬化安全膜自愈圖形 (b)T形盎屬化安全胰的白愈圖形
圖3 安全膜自愈圖形
由于微型保險(xiǎn)絲反應(yīng)非常靈敏，瞬間即
完成了自愈，及時(shí)地阻止了太的涌流進(jìn)入擊
穿點(diǎn)。擊穿放電持續(xù)時(shí)問(wèn)特別短，不會(huì)連續(xù)發(fā)
生自愈擊穿，避免了多層介層大面積燒傷，擊
穿點(diǎn)周圍的絕緣區(qū)面積也很小。如圖3示。由
于微型保險(xiǎn)絲動(dòng)作所需的能量較小，在自愈
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·26· 電力電容器 2001年第2期
過(guò)程中釋放的熱量也很少，電容器內(nèi)部不會(huì)
產(chǎn)生高溫，所以不會(huì)發(fā)生連續(xù)自愈擊穿。即使
絕大多數(shù)保險(xiǎn)絲都動(dòng)作了，造成電容器開(kāi)路
失效(如圖4示)，電容器內(nèi)部也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)
大壓力，故障電容器就不會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，從
而達(dá)到防爆的目的。
圖4 金屬化安壘膜開(kāi)路失效圉彤
4 金屬化安全膜防爆電容器的特點(diǎn)
目前大量生產(chǎn)的金屬化薄膜交流防爆電
容器的防爆機(jī)構(gòu)，大多數(shù)屬于過(guò)壓力隔離器
一類。當(dāng)電容器發(fā)生擊穿故障時(shí)，電容器內(nèi)部
壓力增大，使外殼防爆槽伸開(kāi)或者使頂蓋變
形鼓起，將殼內(nèi)繃緊的連接線拉斷，使故障電
容器脫離電源。還有少數(shù)廠家用溫度保護(hù)裝
置來(lái)實(shí)現(xiàn)防爆的。
金屬化安全膜防爆電容器與普通金屬化
有機(jī)薄膜(過(guò)壓力隔離防爆裝置類)防爆電容
器相比較，有如下特點(diǎn)：
4．1 自愈可靠。普通金屬化膜的電弱點(diǎn)被擊
穿時(shí)，特別是大容量電容器這種擊穿電流很
大且不能控制時(shí)，常在自愈過(guò)程中把與自愈
點(diǎn)上下相鄰的多層介質(zhì)燒傷擊穿，造成電容
器短路失效。然而金屬化安全膜的微型保險(xiǎn)
絲反應(yīng)非常靈敏，自愈可靠。
4．2 金屬化安全膜防爆電容器擊穿點(diǎn)增加，
損耗角正切減??；耐久性試驗(yàn)結(jié)束，tg6上升
不明顯。
4．3 安全機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠。一般過(guò)壓力防爆裝
置對(duì)外殼和工藝要求嚴(yán)格。常因工藝有缺陷，
不起防爆作用，引起爆炸。金屬化安全膜防爆
電容器是靠微型保險(xiǎn)絲熔斷后開(kāi)路失效來(lái)完
成防爆任務(wù)的。微型保險(xiǎn)絲反應(yīng)快，防爆可
靠。
金屬化安全膜也有它的缺點(diǎn)，如：① 因?yàn)?
需要很多狹窄的絕緣間隙把電極分割成很多
的小方塊，這些絕緣間隙占去約5～ 10 的
有救面積，所以成本稍有增加。② 因電極面用
成千上萬(wàn)個(gè)微型保險(xiǎn)絲連接各極板單元，所
以tg6比鋅鋁膜稍大一點(diǎn)。③ 價(jià)格貴，因制造
技術(shù)難度大，當(dāng)然這也與沒(méi)有大量推廣應(yīng)用
有關(guān)。
5 結(jié)束語(yǔ)
有資料介紹認(rèn)為金屬化有機(jī)薄膜電容器
發(fā)展到今天的安全膜防爆電容器是一個(gè)革命
性的進(jìn)步。使金屬化有機(jī)薄膜電容器進(jìn)人一
個(gè)新的發(fā)展階段。國(guó)內(nèi)很多廠引進(jìn)了安全膜
的生產(chǎn)設(shè)備，形成了較強(qiáng)的生產(chǎn)能力。安全膜
防爆電容器各廠都作了不少工作，不少?gòu)S有
一定量的產(chǎn)品銷售市場(chǎng)，并逐年擴(kuò)大。安全膜
防爆電容器的安全防爆機(jī)構(gòu)變了，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
的有關(guān)條款也應(yīng)作相應(yīng)的增改。為了促進(jìn)金
屬化安全膜防爆電容器的推廣應(yīng)用，建議有
關(guān)部門應(yīng)組織力量研究安全膜防爆電容器的
有關(guān)試驗(yàn)方法和確定合理的失效判據(jù)，早日
制訂出包括安全膜防爆電容器的有關(guān)條款的
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣，將會(huì)大大地推動(dòng)安全膜防爆
電容器的發(fā)展。

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