CN102324300A - 一种自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，包括壳体和电容器芯子，壳体内部开设有容置腔，容置腔内安装有若干个电容器芯子，电容器芯子上设置有芯子引出端，所述的电容器芯子为多内串金属化有机薄膜，金属化有机薄膜是有机薄膜介质在真空状态下以多内串蒸镀方式蒸镀上金属镀层构成，壳体的容置腔上部开口固定有隔离上盖，隔离上盖上设置有气压防爆装置，芯子引出端的外端延伸出隔离上盖，容置腔内灌注有半固体有机物，电容器芯子周围包裹有若干层复合层。本发明的电性能更稳定、寿命更长、耐压更高、体积更小、成本更低、能适用较宽频率范围、更安全。

Description

一种自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，尤其是一种应用于交流***中，高压并联补偿电容器。

背景技术

在正常情况下，用电设备不但要从电源获得有功功率，同时还需要获得无功功率。但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远无法满足负荷的需求，并联补偿电容器就是为电网提供无功功率补偿的电容器。

目前常用的无功功率补偿电容器有两种结构，一是以纸膜复合为介质，铝箔作为电极；一是以全膜材料作为介质，铝箔作为电极。其结构包括壳体、固体或液体灌封物、电容器芯子及其引出端，电容器绝缘纸。上述补偿电容器存在以下不足之处：（1）电容以纸膜复合或者全膜材料作为介质，以铝箔作为电极，经卷绕形成电容器芯子，再以紫铜端子作为芯子引出端引出，此种电容器芯子有明显的缺点：即铝箔分切时边缘带毛刺，且由于芯子是纸、膜和铝箔三种材料或者膜与铝箔复合卷绕而成，卷制过程中芯子内部残留空气难以排出，并且热定型效果不理想，从而造成产品性能不稳定，耐压低，使用寿命大打折扣；由于铝箔及纸较厚，造成产品体积较大，制造成本高；同时，卷绕过程需要至少4层材料卷绕而成，工艺较复杂（2）以铝箔为电极，一旦有弱点发生击穿，则电容立即失效，不具有自愈性，安全性不足，寿命短。（3）其中纸作为一种介质，虽然能够增强浸渍效果，但是纸是属于极性材料，其造成的结果是tgδ较大，不适用于频率较高的应用场合，且介质易老化，容量精度低，（4）所述电容器绝缘纸绝缘性能为10MV.AC/m，在高压领域中应用就得包裹很多层，从而电容器体积大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，而提供一种电性能更稳定、寿命更长、耐压更高、体积更小、成本更低、能适用较宽频率范围、更安全的电力***无功补偿电容器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，包括壳体和电容器芯子，壳体内部开设有容置腔，容置腔内安装有若干个电容器芯子，电容器芯子上设置有芯子引出端，其特征是：所述的电容器芯子为多内串金属化有机薄膜，金属化有机薄膜是有机薄膜介质在真空状态下以多内串蒸镀方式蒸镀上金属镀层构成，壳体的容置腔上部开口固定有隔离上盖，隔离上盖上设置有气压防爆装置，芯子引出端的外端延伸出隔离上盖，容置腔内灌注有半固体有机物，电容器芯子周围包裹有若干层复合层；该结构的电容器芯子，制作材料为多内串金属化薄膜，具有自愈性能，具有较好的安全性能，通过在芯子周围包裹特殊绝缘材料，使得电容器具有很高的极壳耐压，并且容置腔内灌注半固体有机物，增强产品绝缘性能、提高产品的稳定性，大大加快了电容器芯子的导热速度，使热量及时散发。

所述电容器芯子是由多内串金属化有机薄膜卷绕而成，金属化有机薄膜是有机薄膜介质在真空状态下以多内串蒸镀方式蒸镀上金属镀层构成，并且镀层厚度适当减小，通过上述方法实现产品的自愈性能以及提高极间耐压，并且电容器芯子只需两张金属化薄膜即可卷绕而成，大大减化了工艺，减小了产品体积，降低成本。

本发明还可以采用以下技术措施解决：作为更进一步的改进，所述的有机薄膜介质为聚丙烯薄膜，厚度在0.001mm至0.02mm之间。

所述的金属镀层两外侧边缘处还设有加厚区，金属镀层以及加厚区采用的金属包括但不限于铝、锌、或锌铝合金，厚度介于0.03μm~0.2μm之间。

所述金属化有机薄膜，作为介质的有机薄膜为聚丙烯薄膜，金属镀层材料包括但不限于铝、锌或锌铝合金，此种结构卷绕而成的芯子介电损耗tgδ低，耐压高，且在高压环境下，不会发生永久性击穿，具有自愈功能，自愈功能是指薄膜材料在高电压下，局部绝缘层遭到破坏而击穿，由于局部击穿将产生大量热量，使得击穿处附近金属层被蒸发而重新达到绝缘效果，不影响电容器整体使用。

在卷制工艺中，通过张力调节，能最大限度地排除芯子内部的残留空气，弥补了传统电容器纸膜复合与铝箔卷制或者全膜与铝箔卷制时芯子内部残留空气较多的缺点。

所述真空状态下的工艺包括真空定型、真空浸渍、真空灌封工艺，在高压领域，空气容易电离、放电而使得绝缘遭到破坏，本发明采用真空定型、真空浸渍工艺，目的在于去除芯子内部空气间隙，防止空气电离、放电，同时我司在产品整体灌封时也采用真空灌封工艺，排除容置腔内空气间隙，使得产品稳定性增强。

所述的金属镀层的内串数大于等于2。

所述复合层为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料（英文缩写：DM），由聚酯薄膜及聚酯纤维非织布复合而成，具有优异的电绝缘性、耐热性，适用于电机、电器中做绝缘槽，匝间绝缘和衬底绝缘，具有优异的机械性能和良好的浸渍性，同时，绝缘性能达到30MV.AC/m，在芯子组周围包裹多层上述绝缘材料，大大提高产品的极壳耐压能力，并且能节约材料，减小体积，降低成本。

所述的半固体有机物是导热阻燃半干式有机物，由纯环氧树脂与硅微粉混合而成，其配比方式包括但不限于3：1或4：1或1：1；目前市场上使用的油类灌封物，在电容器使用过程中，随着电容器温度的升高，油类变为气体而流失，电容器顶部就无法得到有效散热，并且也导致顶部绝缘不足，产品整体极壳耐压下降，稳定性不足，寿命降低；而且采用油类灌注的产品很容易造成污染，在环保要求高的场合根本不适用，同时油类灌注料不具阻燃性，本发明的半固体有机物能，其成分是纯环氧树脂与硅微粉，按一定的比例配合而成，具有优异的绝缘性能，介电性能，阻燃性，且不易挥发，同时此有机物在常温下流动性不强，随着电容器的使用过程中产生热量，电容器温度上升，此有机物变为流动性较好的液体，在不影响其介电性能的同时增强了电容器的散热性能。

所述的壳体是用铁材料制作成的外壳体，对应隔离上盖为铁盖体，铁盖体上分别开有芯子引出端口和兼有防爆作用的有机物灌注口，引出端口周围设置有可方便焊接且防漏的圆环形槽；以方便人工焊接，上述壳体和隔离上盖具有成本低的优势。

所述的壳体是用花纹钢材料制作成的外壳体，对应隔离上盖为花纹钢，花纹钢盖体上分别开有芯子引出端口和兼有防爆作用的有机物灌注口；上述壳体和隔离上盖具有外观美观，焊接半自动化操作方便的优点。

本发明的有益效果是：（1）通过采用金属化有机薄膜作为芯子卷绕的材料，使得电容器具有较强的自愈能力，提高安全性；并且采用多内串薄膜结构，大大提高了产品的极间耐压能力；同时提高了产品的稳定性，增加了产品寿命。

（2）产品灌注半固体有机物，增强导热性能，提高散热效率，并且同时可以增强产品的极壳耐压能力，同时环保，安全，节约了成本。

（3）芯子周围包裹多层特殊绝缘材料，此材料具有优异的介电性能、浸渍性能，极大地提高了产品的极壳耐压能力，同时减小了体积，节约了成本。

（4）产品制作过程中多次采用真空工艺，如：真空定型、真空浸渍、真空灌封，排除芯子以及容置腔内部空气间隙，防止出现空气电离、放电，提高产品稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是相对图1另一角度的结构示意图。

图3是铁材料隔离上盖的立体图。

图4是花纹钢材料隔离上盖的立体图。

图5是金属化有机薄膜的结构示意图。

图6是具有加厚区的金属化有机薄膜的结构示意图。

图7是本发明的多个电容器芯子结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图7所示，一种自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，包括壳体1和电容器芯子4，壳体1内部开设有容置腔101，容置腔101内安装有若干个电容器芯子4，电容器芯子4上设置有芯子引出端3，其特征是：所述的电容器芯子4为多内串金属化有机薄膜，金属化有机薄膜是有机薄膜介质41、42在真空状态下以多内串蒸镀方式蒸镀上金属镀层411、421构成，壳体1的容置腔101上部开口固定有隔离上盖2，隔离上盖2上设置有气压防爆装置202，芯子引出端3的外端301延伸出隔离上盖2，容置腔101内灌注有半固体有机物6，电容器芯子4周围包裹有若干层复合层5；该结构的电容器芯子4，采用的材料为多内串金属化薄膜，具有自愈性能，具有较好的安全性能，通过在芯子周围包裹特殊绝缘材料，使得电容器具有很高的极壳耐压，并且容置腔101内灌注半固体有机物6，增强产品绝缘性能、提高产品的稳定性，大大加快了电容器芯子4的导热速度，使热量及时散发。

所述电容器芯子4是由多内串金属化有机薄膜卷绕而成，金属化有机薄膜是有机薄膜介质41、42在真空状态下以多内串蒸镀方式蒸镀上金属镀层411、421构成，并且镀层厚度适当减小，通过上述方法实现产品的自愈性能以及提高极间耐压，所述的金属镀层411、421的内串数大于等于2，所以电容器芯子4只需两张金属化薄膜即可卷绕而成，大大减化了工艺，减小了产品体积，降低成本。

所述的有机薄膜介质41、42为聚丙烯薄膜，厚度在0.001mm至0.02mm之间。

所述的金属镀层411、421两外侧边缘处还设有加厚区422，金属镀层411、421以及加厚区422采用的金属包括但不限于铝、锌、或锌铝合金，厚度介于0.03μm~0.2μm之间。

所述金属化有机薄膜，其有机薄膜介质41、42为聚丙烯薄膜，金属镀层411、421材料包括但不限于铝、锌或锌铝合金，此种结构卷绕而成的芯子介电损耗tgδ低，耐压高，且在高压环境下，不会发生永久性击穿，具有自愈功能，自愈功能是指薄膜材料在高电压下，局部绝缘层遭到破坏而击穿，由于局部击穿将产生大量热量，使得击穿处附近金属层被蒸发而重新达到绝缘效果，不影响电容器整体使用。

在卷制工艺中，通过张力调节，能最大限度地排除芯子内部的残留空气，弥补了传统电容器纸膜复合与铝箔卷制或者全膜与铝箔卷制时芯子内部残留空气较多的缺点。

所述真空状态下是指包括真空定型、真空浸渍、真空灌封工艺等工艺，在高压领域，空气容易电离、放电而使得绝缘遭到破坏，本发明采用真空定型、真空浸渍工艺，目的在于去除芯子内部空气间隙，防止空气电离、放电，同时我司在产品整体灌封时也采用真空灌封工艺，排除容置腔内空气间隙，使得产品稳定性增强。

所述复合层5为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料，由聚酯薄膜及聚酯纤维非织布复合而成；该复合层适用于电机、电器中做绝缘槽，匝间绝缘和衬底绝缘，具有优异的机械性能和良好的浸渍性，同时，绝缘性能达到30MV.AC/m，在芯子组周围包裹多层上述绝缘材料，大大提高产品的极壳耐压能力，并且能节约材料，减小体积，降低成本。

所述的半固体有机物6是导热阻燃半干式有机物，由纯环氧树脂与硅微粉混合而成，其配比包括但不限于3：1或4：1或1：1；目前市场上使用的油类灌封物，在电容器使用过程中，随着电容器温度的升高，油类变为气体而流失，电容器顶部就无法得到有效散热，并且也导致顶部绝缘不足，产品整体极壳耐压下降，稳定性不足，寿命降低；而且采用油类灌注的产品很容易造成污染，在环保要求高的场合根本不适用，同时油类灌注料不具阻燃性，本发明的半固体有机物能，其成分是纯环氧树脂与硅微粉，按一定的比例配合而成，具有优异的绝缘性能，介电性能，阻燃性，且不易挥发，同时此有机物在常温下流动性不强，随着电容器的使用过程中产生热量，电容器温度上升，此有机物变为流动性较好的液体，在不影响其介电性能的同时增强了电容器的散热性能。

所述的壳体1是用铁材料制作成的外壳体，对应隔离上盖2为铁盖体，铁盖体上分别开有芯子引出端口204和兼有防爆作用的有机物灌注口203，引出端口周围设置有可方便焊接且防漏的圆环形槽205；以方便人工焊接，上述壳体和隔离上盖具有成本低的优势。

所述的壳体1是用花纹钢材料制作成的外壳体，对应隔离上盖2为花纹钢，花纹钢盖体上分别开有芯子引出端口204和兼有防爆作用的有机物灌注口203；上述壳体和隔离上盖具有外观美观，焊接半自动化操作方便的优点。

以上所述的具体实施例，仅为本发明较佳的实施例而已，举凡依本发明申请专利范围所做的等同设计，均应为本发明的技术所涵盖。

Claims (8)

1.一种自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，包括壳体（1）和电容器芯子（4），壳体（1）内部开设有容置腔（101），容置腔（101）内安装有若干个电容器芯子（4），电容器芯子（4）上设置有芯子引出端（3），其特征是：所述的电容器芯子（4）为多内串金属化有机薄膜，金属化有机薄膜是有机薄膜介质（41、42）在真空状态下以多内串蒸镀方式蒸镀上金属镀层（411、421）构成，壳体（1）的容置腔（101）上部开口固定有隔离上盖（2），隔离上盖（2）上设置有气压防爆装置（202），芯子引出端（3）的外端（301）延伸出隔离上盖（2），容置腔（101）内灌注有半固体有机物（6），电容器芯子（4）周围包裹有若干层复合层（5）。

2.根据权利要求2所述自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，其特征是：所述的有机薄膜介质（41、42）为聚丙烯薄膜，厚度在0.001mm至0.02mm之间。

3.根据权利要求2所述自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，其特征是：所述的金属镀层（411、421）两外侧边缘处还设有加厚区（422），金属镀层（411、421）以及加厚区（422）采用的金属包括但不限于铝、锌、或锌铝合金，厚度介于0.03μm~0.2μm之间。

4.根据权利要求2所述自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，其特征是：所述的金属镀层（411、421）的内串数大于等于2。

5.根据权利要求1所述自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，其特征是：所述复合层（5）为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料，由聚酯薄膜及聚酯纤维非织布复合而成。

6.根据权利要求1所述自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，其特征是：所述的半固体有机物（6）是导热阻燃半干式有机物，由纯环氧树脂与硅微粉以3：1的配比混合而成。

7.根据权利要求1所述自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，其特征是：所述的壳体（1）是用铁材料制作成的外壳体，对应隔离上盖（2）为铁盖体，铁盖体上分别开有芯子引出端口（204）和兼有防爆作用的有机物灌注口（203），引出端口周围设置有可方便焊接且防漏的圆环形槽（205）。

8.根据权利要求1所述自愈性金属化薄膜高压并联补偿电容器，其特征是：所述的壳体（1）是用花纹钢材料制作成的外壳体，对应隔离上盖（2）为花纹钢，花纹钢盖体上分别开有芯子引出端口（204）和兼有防爆作用的有机物灌注口（203）。

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