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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源：上海皓月電窖器有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 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
． 摘要本文介紹了國內金屬化安全膜的生產(chǎn)概況。通過分析時比闡明了安全膜防
爆電容器的突出優(yōu)點。井建議有關部門蛆織力量mI'~t璃制包括有關適合安
全膜防爆電容器條款的新標準。
關鍵詞金屬化安全膜安全膜防爆電容器 自愈性鑊型保險絲開路失效
1 前言
金屬化安全膜和安全膜防爆電容器的研
究開發(fā)在國內外開始較早 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
在電氣設備用電容器標準jm c 49O8—1995
中增加了有關金屬化安全膜防爆電容器技術
指標的條款，其它地區(qū)發(fā)展緩慢。在二十世紀
8O年代末至90年代初期金屬化安全膜才開
始進人國內。當時國內還沒有金屬化安全膜
的生產(chǎn)，靠進口成品膜，也曾經(jīng)熱過一段時
間，很多電容器生產(chǎn)廠都用過安全膜做交流
電容器。接著有不少廠引進最新型高真空鍍
膜機時，都不惜花大量外匯購買了可生產(chǎn)金
屬化安全膜的先進系統(tǒng)。設備已具備相當?shù)?
生產(chǎn)能力，但實際生產(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)。其中一個主要原因是金屬化安全膜在
質量方面與國外水平相比還有差距，有不少
廠用進口金屬化安全膜；其二是金屬化安全
膜價格較貴；更重要的原因是安全膜防爆電
． 收稿日期：2∞0一O6—24
容器還沒有一個相應的標準。剄目前為止，除
了日本在關于電動機用電容器標準j[s c
4908—1995中包括了金屬化安全膜防爆電
容器的各項條款，此外還未見到第二個有這
些條款的標準，因此嚴重地限止了金屬化安
全膜防爆電容器的推廣應用。
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金屬化電極面積內的
千千萬萬個微型保險絲來代替了電容器的安
全防爆機構。這些微型保險絲在真空鍍膜時
就蒸鍍在有機薄膜上。也就是把整個金屬化
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。各個極板單
元之間由微型保險絲相互聯(lián)接。金屬化安全
膜的結構圖案很多。圖1是常用的四種形式。
2．1 網(wǎng)格狀結構的金屬化安全膜
網(wǎng)格狀結構是用很窄的絕緣間隙將整個
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，每個小方塊
在四條邊的中部各有一個微型保險絲與四周
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·24· 電力電容器 2001年第2期
相鄰的四個小方塊極板單元連接。這種微型
保險絲每平方米內約有2萬多個。歐美和國
內各廠家從歐洲進口的多屬此種結構圖案的
安全膜。見圖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，同時又有多條
沿金屬化膜寬度方向的隔離問隙，其將金屬
化極板分割成很多面積相等的方塊即極板單
元。每個極板單元通過一個或多個微型保險
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，國內也有廠家使用。見圖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)，國內未
發(fā)現(xiàn)有生產(chǎn)廠家。見圖1c。
2．4 強化保險絲金屬化安全膜
此種安全膜是網(wǎng)格狀安全膜強化微型保
險絲，即網(wǎng)狀格安全膜的改進型。這種膜使用
較少。見圖1d。
一 b)T 臺輯化 瞄
(c)尢地形盤屬化安全膜 d J強化保險絲安全膜
圖l 金屬化安全膜常用的四種結構圖案形式
3 金屬化安全膜的自愈性和防爆機理
3．1 普通金屬化膜的自愈機理
普通金屬化膜在介質疵點被擊穿對，兩
極板問即短路放電產(chǎn)生電弧。在電弧高溫作
用下，擊穿點周圍的金屬化極板被迅速蒸發(fā)，
在擊穿點周圍形成一個絕緣區(qū)。當絕緣區(qū)的
半徑達到一定尺寸時，電弧熄滅擊穿停止，介
質絕緣恢復，自愈過程即完成。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
穿時的自愈點圖形。圖2b是8 m 金屬化膜
在分切過程中賦能的自愈點圖形。若是大容
量電容器，如10gF以上的電容器，在高電壓
擊穿時，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·
遠遠超過電容器自愈所需的能量，常在自愈
過程中把與自愈點所在介質相鄰的多層介質
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
薄膜軟化，使多層介質粘結在一起，導致電容
量損失過大，損耗角正切增加，絕緣電阻降
低，嚴重者造成電容器短路失效，有極少數(shù)產(chǎn)
品甚至會引起爆炸起火。
3．2 金屬化安全膜的自愈和防爆機理
金屬化安全膜的自愈性與普通金屬化膜
的自愈機理基本是相同的。只因金屬化安全
膜極板是由微型保險絲將各極板單元連接而
成，使自愈過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絲反應非常靈
敏，當任何一個極板單元內發(fā)生擊穿時，整個
電容器通過擊穿點短路放電。強大的電流從
四面八方向擊穿點涌來，通過四個微型保險
絲進入擊穿點所在的極板單元。當電流達到
一定數(shù)值的瞬間四個微型保險絲隨即動作，
使擊穿點所在的極板單元與電容器極板整體
隔離開。同時和普通金屬化膜一樣，在擊穿點
短路放電的瞬間，在電弧高溫作用下?lián)舸c
周圍金屬化極板被迅速蒸發(fā)，形成一個絕緣
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
由于微型保險絲反應非常靈敏，瞬間即
完成了自愈，及時地阻止了太的涌流進入擊
穿點。擊穿放電持續(xù)時問特別短，不會連續(xù)發(fā)
生自愈擊穿，避免了多層介層大面積燒傷，擊
穿點周圍的絕緣區(qū)面積也很小。如圖3示。由
于微型保險絲動作所需的能量較小，在自愈
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·26· 電力電容器 2001年第2期
過程中釋放的熱量也很少，電容器內部不會
產(chǎn)生高溫，所以不會發(fā)生連續(xù)自愈擊穿。即使
絕大多數(shù)保險絲都動作了，造成電容器開路
失效(如圖4示)，電容器內部也不會產(chǎn)生過
大壓力，故障電容器就不會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，從
而達到防爆的目的。
圖4 金屬化安壘膜開路失效圉彤
4 金屬化安全膜防爆電容器的特點
目前大量生產(chǎn)的金屬化薄膜交流防爆電
容器的防爆機構，大多數(shù)屬于過壓力隔離器
一類。當電容器發(fā)生擊穿故障時，電容器內部
壓力增大，使外殼防爆槽伸開或者使頂蓋變
形鼓起，將殼內繃緊的連接線拉斷，使故障電
容器脫離電源。還有少數(shù)廠家用溫度保護裝
置來實現(xiàn)防爆的。
金屬化安全膜防爆電容器與普通金屬化
有機薄膜(過壓力隔離防爆裝置類)防爆電容
器相比較，有如下特點：
4．1 自愈可靠。普通金屬化膜的電弱點被擊
穿時，特別是大容量電容器這種擊穿電流很
大且不能控制時，常在自愈過程中把與自愈
點上下相鄰的多層介質燒傷擊穿，造成電容
器短路失效。然而金屬化安全膜的微型保險
絲反應非常靈敏，自愈可靠。
4．2 金屬化安全膜防爆電容器擊穿點增加，
損耗角正切減??；耐久性試驗結束，tg6上升
不明顯。
4．3 安全機構動作可靠。一般過壓力防爆裝
置對外殼和工藝要求嚴格。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絲熔斷后開路失效來完
成防爆任務的。微型保險絲反應快，防爆可
靠。
金屬化安全膜也有它的缺點，如：① 因為
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
成千上萬個微型保險絲連接各極板單元，所
以tg6比鋅鋁膜稍大一點。③ 價格貴，因制造
技術難度大，當然這也與沒有大量推廣應用
有關。
5 結束語
有資料介紹認為金屬化有機薄膜電容器
發(fā)展到今天的安全膜防爆電容器是一個革命
性的進步。使金屬化有機薄膜電容器進人一
個新的發(fā)展階段。國內很多廠引進了安全膜
的生產(chǎn)設備，形成了較強的生產(chǎn)能力。安全膜
防爆電容器各廠都作了不少工作，不少廠有
一定量的產(chǎn)品銷售市場，并逐年擴大。安全膜
防爆電容器的安全防爆機構變了，技術標準
的有關條款也應作相應的增改。為了促進金
屬化安全膜防爆電容器的推廣應用，建議有
關部門應組織力量研究安全膜防爆電容器的
有關試驗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條款的
技術標準，這樣，將會大大地推動安全膜防爆
電容器的發(fā)展。

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