CN103366958A - 一种高压金属化膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压金属化膜电容器，包括叠在一起卷绕在芯轴上的第一金属化膜和第二聚丙烯基膜、设置在第一金属化膜与第二聚丙烯基膜末端之间的聚丙烯外包光膜、以及设置在芯轴两端面的第一喷金层以及第二喷金层，第一金属化膜包括多个间隔设置的第一蒸镀电极、多个间隔设置的第二蒸镀电极、设置在第一金属化膜上表面的第一绝缘留边和第一蒸镀加厚电极，以及设置在第一金属化膜下表面的第二绝缘留边和第二蒸镀加厚电极，第一蒸镀电极之间设置有第一绝缘间隙，第二蒸镀电极之间设置有第二绝缘间隙，第一蒸镀加厚电极和第二蒸镀加厚电极分别与第一喷金层和第二喷金层相连。本发明能够解决现有高压电能表体积大、铜铁资源浪费以及铁磁谐振的问题。
Description
技术领域
本发明属于电力网络高压测量领域，更具体地，涉及一种高压金属化膜电容器。
背景技术
我国高压电能计量装置数量在400万台套以上，其中90%以上为10kV电压等级。现有高压电力计量装置由高压电压互感器、高压电流互感器和低压电能表组合起来构成，这种传统高压电力计量产品主要存在如下问题：1）在运行安全性上难以保证，存在铁磁谐振和漏油的故障隐患；2）制造成本较高，消耗大量的铜、铁、绝缘材料等资源；3）由于表箱放置于低电压区，存在窃电隐患；4）互感器的体积和重量大，给现场施工、安装和维护带来不便。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高压金属化膜电容器，其目的在于解决现有高压电能表体积大、铜铁资源浪费以及铁磁谐振的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了高压金属化膜电容器，包括叠在一起卷绕在芯轴上的第一金属化膜和第二聚丙烯基膜、设置在第一金属化膜与第二聚丙烯基膜末端之间的聚丙烯外包光膜、以及设置在芯轴两端面的第一喷金层以及第二喷金层，第一金属化膜包括多个间隔设置的第一蒸镀电极、多个间隔设置的第二蒸镀电极、设置在第一金属化膜上表面的第一绝缘留边和第一蒸镀加厚电极，以及设置在第一金属化膜下表面的第二绝缘留边和第二蒸镀加厚电极，第一蒸镀电极之间设置有第一绝缘间隙，第二蒸镀电极之间设置有第二绝缘间隙，第一蒸镀加厚电极和第二蒸镀加厚电极分别与第一喷金层和第二喷金层相连。
优选地，第一绝缘留边设置在第一金属化膜上表面的右侧，在沿截面垂直方向上对应第一金属化膜下表面的第二蒸镀加厚电极，第二绝缘留边设置在第一金属化膜下表面的左侧，在沿截面垂直方向上对应第一金属化膜上表面的第一蒸镀加厚电极。
优选地，第一蒸镀电极之间的第一绝缘间隙在沿截面垂直方向上对应第二蒸镀电极的中心位置，第二蒸镀电极之间的第二绝缘间隙在沿截面垂直方向上对应第一蒸镀电极的中心位置。
优选地，第一喷金层和第二喷金层采用锌-锡金属颗粒，且在加工时，是先喷镀锌，后喷镀锡，第一喷金层和第二喷金层的厚度为1～2mm。
优选地，第一蒸镀加厚电极和第二蒸镀加厚电极均采用锌铝蒸镀电极，且在加工时先镀铝，后镀锌，第一蒸镀电极和第二蒸镀电极的方阻为7～10Ω/□，第一蒸镀加厚电极和第二蒸镀加厚电极的方阻为2～5Ω/□。
优选地，第一金属化膜为金属化聚丙烯薄膜，第二聚丙烯基膜为没有蒸镀金属的聚丙烯薄膜，第一金属化膜与第二聚丙烯基膜的厚度相同，其厚度为7～10μm，最大表面粗糙度Rmax为0.3μm，聚丙烯外包光膜的厚度为10～20μm，最大表面粗糙度Rmax为0.5μm，聚丙烯外包光膜为10～30圈。
优选地，第一金属化膜上表面的第一绝缘留边与第一金属化膜下表面的第二绝缘留边的宽度为1～3mm，第一金属化膜上表面的第一蒸镀电极与第一金属化膜下表面的第二蒸镀电极的数量为30至40个，其宽度d为2～4mm，第一金属化膜上表面的第一蒸镀电极和第一金属化膜下表面的第二蒸镀电极对立构成电容的有效蒸镀电极区，其宽度为1～2mm。
优选地，第一金属化膜上表面的第一绝缘间隙与第一金属化膜下表面的第二绝缘间隙的间隙宽度g为2～3mm，第一金属化膜上表面的第一蒸镀加厚电极与第一金属化膜下表面的第二蒸镀加厚电极的宽度为1～3mm。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，，能够取得下列有益效果：
（1）本发明提供的金属化膜电容器采取多段式内串结构，电容器具有输出电压高、体积小、结构紧凑的特点。
（2）本发明金属化膜技术使电容器有一定的自愈特性，发生击穿时，故障点可有效的与正常区域断开，对故障点进行了有效隔离，从而提高了电容器的储能密度与可靠性。
（3）本发明采用锌-铝蒸镀电极，可实现抗腐蚀、电容量稳定的金属化膜电容器。
（4）本发明采用双面金属化薄膜，保证了各个有效电极区面积相同，避免了由手动卷绕所造成的误差，提高了产品的一致性。
（5）高压电能表采用该金属化膜电容器，既能消除传统计量装置的铁磁谐振问题，节约了铜材、实现了高压整体计量，又具有可靠性高、体积小和环保无污染的特点，并消除窃电隐患。
附图说明
图1是本发明高压金属化膜电容器沿直径方向的截面图。
图2是本发明高压金属化膜电容器卷绕结构示意图。
图3是图2中高压金属化膜电容器电气串联结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1和图2所示，本发明的高压金属化膜电容器包括叠在一起卷绕在芯轴5上的第一金属化膜1和第二聚丙烯基膜2、设置在第一金属化膜1与第二聚丙烯基膜2末端之间的聚丙烯外包光膜6、以及设置在芯轴两端面的第一喷金层3以及第二喷金层4。
第一金属化膜1包括多个间隔设置的第一蒸镀电极102、多个间隔设置的第二蒸镀电极106、设置在第一金属化膜1上表面的第一绝缘留边101和第一蒸镀加厚电极104，以及设置在第一金属化膜1下表面的第二绝缘留边105和第二蒸镀加厚电极108；第一蒸镀电极102之间设置有第一绝缘间隙103，第二蒸镀电极106之间设置有第二绝缘间隙107。第一蒸镀加厚电极104和第二蒸镀加厚电极108分别与第一喷金层3和第二喷金层4相连。
如图1所示，第一绝缘留边101设置在第一金属化膜1上表面的右侧，在沿截面垂直方向上对应第一金属化膜1下表面的第二蒸镀加厚电极108，第二绝缘留边105设置在第一金属化膜1下表面的左侧，在沿截面垂直方向上对应第一金属化膜1上表面的第一蒸镀加厚电极104；第一蒸镀电极102之间的第一绝缘间隙103在沿截面垂直方向上对应第二蒸镀电极106的中心位置，第二蒸镀电极106之间的第二绝缘间隙107在沿截面垂直方向上对应第一蒸镀电极102的中心位置。
第一喷金层3、第二喷金层4采用锌-锡金属颗粒，在加工时，是先喷镀锌，后喷镀锡；第一喷金层3、第二喷金层4的厚度为1～2mm。
第一蒸镀电极102、第二蒸镀电极106、第一蒸镀加厚电极104和第二蒸镀加厚电极108均采用锌铝蒸镀电极，在加工时先镀铝，后镀锌。第一蒸镀电极102和第二蒸镀电极106的方阻为7～10Ω/□，第一蒸镀加厚电极104和第二蒸镀加厚电极108的方阻为2～5Ω/□。
第一金属化膜1为金属化聚丙烯薄膜，第二聚丙烯基膜2为没有蒸镀金属的聚丙烯薄膜，第一金属化膜1与第二聚丙烯基膜2的厚度相同，其厚度为7～10μm，最大表面粗糙度Rmax为0.3μm；聚丙烯外包光膜的厚度为10～20μm，最大表面粗糙度Rmax为0.5μm，聚丙烯外包光膜为10～30圈。
第一金属化膜1、第二聚丙烯基膜2和聚丙烯外包光膜6均采用双向拉伸工艺制成，120°C时在长度方向上热收缩率小于3.5%，在宽度方向上热收缩率小于0.5%。
第一金属化膜1上表面的第一绝缘留边101与第一金属化膜1下表面的第二绝缘留边105的宽度l为1～3mm。
第一金属化膜1上表面的第一蒸镀电极102与第一金属化膜1下表面的第二蒸镀电极106的数量设为30至40个，其宽度d为2～4mm。
第一金属化膜1上表面的第一蒸镀电极102和第一金属化膜1下表面的第二蒸镀电极106对立构成电容的有效蒸镀电极区，其宽度s为1～2mm。
第一金属化膜1上表面的第一绝缘间隙103与第一金属化膜1下表面的第二绝缘间隙107的间隙宽度g为2～3mm。
第一金属化膜1上表面的第一蒸镀加厚电极104与第一金属化膜1下表面的第二蒸镀加厚电极108的宽度w为1～3mm。
图1、图2所示的第一金属化膜1上下表面的20段第一蒸镀电极102、第二蒸镀电极106和第二聚丙烯基膜2构成图3所示的39内串高压金属化膜电容器，额定交流工作电压可达5kV。
本发明的金属化膜电容器两支串联用于10kV电力网络高压测量领域，该金属化膜电容器通过20kVac/1min、与75kV雷电冲击的出产测试，测试前电容量与介损为：5.179μF\0.0009，测试后容量与介损无变化。在长期耐压测试中，2.8Un耐压400h，电容量损失小于2.5%。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高压金属化膜电容器，包括叠在一起卷绕在芯轴上的第一金属化膜和第二聚丙烯基膜、设置在第一金属化膜与第二聚丙烯基膜末端之间的聚丙烯外包光膜、以及设置在芯轴两端面的第一喷金层以及第二喷金层,其特征在于，
第一金属化膜包括多个间隔设置的第一蒸镀电极、多个间隔设置的第二蒸镀电极、设置在第一金属化膜上表面的第一绝缘留边和第一蒸镀加厚电极，以及设置在第一金属化膜下表面的第二绝缘留边和第二蒸镀加厚电极；
第一蒸镀电极之间设置有第一绝缘间隙，第二蒸镀电极之间设置有第二绝缘间隙；
第一蒸镀加厚电极和第二蒸镀加厚电极分别与第一喷金层和第二喷金层相连。
2.根据权利要求1所述的高压金属化膜电容器，其特征在于，
第一绝缘留边设置在第一金属化膜上表面的右侧，在沿截面垂直方向上对应第一金属化膜下表面的第二蒸镀加厚电极；
第二绝缘留边设置在第一金属化膜下表面的左侧，在沿截面垂直方向上对应第一金属化膜上表面的第一蒸镀加厚电极。
3.根据权利要求1所述的高压金属化膜电容器，其特征在于，
第一蒸镀电极之间的第一绝缘间隙在沿截面垂直方向上对应第二蒸镀电极的中心位置；
第二蒸镀电极之间的第二绝缘间隙在沿截面垂直方向上对应第一蒸镀电极的中心位置。
4.根据权利要求1所述的高压金属化膜电容器，其特征在于，
第一喷金层和第二喷金层采用锌-锡金属颗粒，且在加工时，是先喷镀锌，后喷镀锡；
第一喷金层和第二喷金层的厚度为1～2mm。
5.根据权利要求1所述的高压金属化膜电容器，其特征在于，
第一蒸镀电极、第二蒸镀电极、第一蒸镀加厚电极和第二蒸镀加厚电极均采用锌铝蒸镀电极，且在加工时先镀铝，后镀锌；
第一蒸镀电极和第二蒸镀电极的方阻为7～10Ω/□；
第一蒸镀加厚电极和第二蒸镀加厚电极的方阻为2～5Ω/□。
6.根据权利要求1所述的高压金属化膜电容器，其特征在于，
第一金属化膜为金属化聚丙烯薄膜，第二聚丙烯基膜为没有蒸镀金属的聚丙烯薄膜；
第一金属化膜与第二聚丙烯基膜的厚度相同，其厚度为7～10μm，最大表面粗糙度Rmax为0.3μm；
聚丙烯外包光膜的厚度为10～20μm，最大表面粗糙度Rmax为0.5μm，聚丙烯外包光膜为10～30圈。
7.根据权利要求1所述的高压金属化膜电容器，其特征在于，
第一金属化膜上表面的第一绝缘留边与第一金属化膜下表面的第二绝缘留边的宽度为1～3mm；
第一金属化膜上表面的第一蒸镀电极与第一金属化膜下表面的第二蒸镀电极的数量为30至40个，其宽度d为2～4mm；
第一金属化膜上表面的第一蒸镀电极和第一金属化膜下表面的第二蒸镀电极对立构成电容的有效蒸镀电极区，其宽度为1～2mm。
8.根据权利要求1所述的高压金属化膜电容器，其特征在于，
第一金属化膜上表面的第一绝缘间隙与第一金属化膜下表面的第二绝缘间隙的间隙宽度g为2～3mm；
第一金属化膜上表面的第一蒸镀加厚电极与第一金属化膜下表面的第二蒸镀加厚电极的宽度为1～3mm。
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