CN101339846B - 一种具有内部保护的自愈式电容器元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自愈式电力电容器制造领域，特别涉及一种具有内部保护的自愈式电容器元件。它包括壳体，至少由两层金属化薄膜卷绕于空心管上而成的圆柱体，在该圆柱体的两端引出第一极板引线和第二极板引线，所述圆柱体封装在壳体内，其特征在于，第二极板引线经空心管引出到圆柱体的另一端，第二极板引线中间串接有熔丝，熔丝位于空心管中。

Description

一种具有内部保护的自愈式电容器元件
技术领域
本发明涉及自愈式电力电容器制造领域，特别涉及一种具有内部保护的自愈式电容器元件。
背景技术
自愈式电容器的制造是由金属化薄膜卷绕而成的圆柱体，在两端面附着金属颗粒形成极板。当某个电容器发生故障时，有可能要将该电容器从电网或操作系统中隔离，而电容器内部的故障一般是自愈。自愈是指当绝缘薄膜击穿时金属层间产生短路电流，此短路大电流产生的热会蒸发击穿点周围的金属镀层，因而隔离了原先的短路故障点，绝缘性能恢复。如果此击穿继续延伸或有多处自愈，则塑料薄膜开始升温，金属层的气化会使元件内部压力增大，电气短路亦使电容器升温，进而使得整体温度上升和电容器内部压力增大，其结果将使得塑料薄膜绝缘性能下降，损坏循环加速，最后高温使得绝缘塑料薄膜熔化，绝缘介质失效，如果此时电容器未被隔离，则电容器可能着火或爆裂而烧毁电容器。自愈式电容器在稳定工作时，其工作温度，工作电流均为恒定值，在其故障时，因过多的自愈会导致电容器元件内部温度的升高，内部压力的增大，还可能会产生较大的短路电流。大多自愈式电容器都采用整体的压力保护装置，其缺点是可能会因内部某个电容器元件的故障而导致整台电容器的故障，对电力系统影响较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有内部保护的自愈式电容器元件，它能够在发生故障时自行保护，退出运行，进而提高整台电容器的运行安全。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种具有内部保护的自愈式电容器元件，包括壳体，至少由两层金属化薄膜卷绕于空心管上而成的圆柱体，在该圆柱体的两端引出第一极板引线和第二极板引线，所述圆柱体封装在壳体内，其特征在于，第二极板引线经空心管引出到圆柱体的另一端，第二极板引线中间串接有保护熔丝，保护熔丝位于空心管中。
所述空心管两端设置有柱塞，第二极板引线和保护熔丝固定在柱塞中间；其更进一步特点在于：所述柱塞的熔点高于金属化薄膜熔点，所述空心管的熔点低于金属化薄膜的熔点；所述第二极板引线为硬线，紧贴柱塞端部弯折。
由于本发明的电容器元件的第二极板引线经空心管引出到圆柱体的另一端，第二极板引线中间串接有保护熔丝，保护熔丝位于空心管中。通过选择熔丝的额定工作温度和额定电流对电容器元件进行保护。熔丝的温度在小于熔丝额定工作温度的状态下，为导体导通状态；熔丝的温度在大于熔丝额定工作温度时，熔丝内部开路。
空心管两端设置有柱塞，第二极板引线和保护熔丝固定在柱塞中间；所述第二极板引线为硬线，紧贴柱塞端部弯折。当电容器元件发生严重故障时，电容器元件膨胀变形，第二极板引线可以拉断熔丝，在着火或爆裂前从电容器中隔离。
本发明使电容器元件内部具有过温度、过压力和过电流的保护功能。
附图说明
图1是本发明电容器元件剖面图；
图2为第二极板引线与熔丝的连接结构图；
图3为本发明电容器元件的保护动作图解示意图。
具体实施方式
参照图1，电容器元件具有塑料壳体1，其内有两层金属化薄膜卷绕而成的圆柱体2，圆柱体2中间有一空心管3。第一极板引线4焊接在圆柱体2上端，第二极板引线5焊接在圆柱体2下端，然后第二极板引线5经空心管3引到圆柱体2上端。第二极板引线5中间串接熔丝6，熔丝6位于空心管3的中间。第二极板引线5为硬线，并通过上、下柱塞7、8固定在空心管的中央，柱塞还具有极间绝缘作用。第二极板引线5紧贴上、下柱塞7、8端部弯折90度，当电容器元件膨胀变形时，第二极板引线5可以拉断熔丝，在着火或爆裂前从电容器中隔离。将第一极板引线4、第二极板引线5引至塑料壳体1外，然后用树脂填充，使塑料壳体1的内部与外界隔离，避免湿气与外界气体对绝缘介质的氧化和腐蚀。
参见图2，第二极板引线5为硬线，分为两段，设置在圆柱体2下端的下半段有一个直角弯，设置在圆柱体2上端的上半段有两个直角，熔丝6焊接在上、下半段之间。熔丝6是独立部件，具有温度隔离和电流隔离的作用。
第二极板引线5与熔丝6的连接呈现为一个形状侧置的U型结构。当电容器元件因压力过大而膨胀变形时，在电容器元件的两端，第二极板引线5的U型两臂受力，熔丝6两端引线相反方向受力，可导致熔丝6内部断裂，起到隔离的作用。当电容器元件因故障导致熔丝温度升高或电流过大时，熔丝熔断，亦失去导电性能。可以看出，电容器元件因故障时，产生的内部过温度、过电流和过压力，当其中任一参数达到极限时，电容器元件均被可靠隔离。
本发明中，柱塞的熔点高于金属化薄膜熔点。本实施例选用金属化薄膜为聚丙烯薄膜，其熔点是165℃至170℃，则柱塞选用工程PC或者尼龙，热变形温度在200℃以上，这样不会因聚丙烯到达熔点而使柱塞变形失去拉拽U型臂的作用。空心管3的熔点低于金属化薄膜的熔点。聚丙烯薄膜的熔点是165℃至170℃，则空心管材料选用ABS即可，热变形温度为90-130℃，ABS有利于导热，这样在电容器元件损坏过程中，有利于将温度传递到空心管3内的熔丝6。
参照图3，图解电容器故障时的动作原理。过温度、过电流保护是熔丝的固有特性，为众所周知，现以过压力保护为例进行说明。假设电容器元件的圆柱体2在A点发生故障时，如图3a所示，电容器元件故障点温度开始上升，周边温度亦上升。如图3b所示，空心管3和熔丝6也被加热。空心管3的熔点低于金属化薄膜的熔点，故障在继续，空心管3破裂，熔丝6被继续加热，同时空心管3内纵向压力增大，第二极板引线5与熔丝6所形成的U型臂受力，如图3c所示。故障继续，当因温度、电流或者压力任何一参数超过保护限值时，保护均可动作，使当前电路开路，故障终止，如图3d所示，电容器元件开始冷却。这样故障的电容器元件被从电路中隔离，从而防止了着火或爆裂的发生，将故障隔离在最小的范围，并且使同组的其他电容器单元继续工作。

Claims (2)

1.一种具有内部保护的自愈式电容器元件，包括壳体，至少由两层金属化薄膜卷绕于空心管上而成的圆柱体，在该圆柱体的两端引出第一极板引线和第二极板引线，所述圆柱体封装在壳体内，其特征在于，第二极板引线经空心管引出到圆柱体的另一端，第二极板引线中间串接有熔丝，熔丝位于空心管中；所述空心管两端设置有柱塞，第二极板引线和熔丝固定在柱塞中间；所述柱塞的熔点高于金属化薄膜熔点，所述空心管的熔点低于金属化薄膜的熔点。
2.根据权利要求1所述的一种具有内部保护的自愈式电容器元件，其特征在于，所述第二极板引线为硬线，紧贴柱塞端部弯折。
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