CN104078233B - 一种四层叠绕型自愈式电容器元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四层叠绕型自愈式电容器元件，包括壳体，由四层金属化薄膜卷绕于空心管上形成的圆柱体密封于壳体中，圆柱体两端分别连接第一引线板和第二引线板作为电容器元件电极，所述的四层金属化薄膜其中两层为金属层较厚的低方阻金属化膜、另外两层为金属层较薄的高方阻金属化膜，每层低方阻金属化膜和每层高方阻金属化膜间隔布置叠绕形成的圆柱体；其中低方阻金属化膜主要流过电容电流，这样损耗角正切值小，高方阻膜用于保证自愈特性，因此，整个电容器元件具有很小的损耗角正切值，同时兼顾了很好的自愈特性，大幅度减少或者消除了自愈失败，延长了电容器的使用寿命，进而提高电容器的运行安全，以及所在装置的可靠性。

Description

一种四层叠绕型自愈式电容器元件

技术领域

本发明涉及自愈式电力电容器制造领域，特别涉及一种四层叠绕型自愈式电容器元件。

背景技术

一般自愈式电容器的制造是由两层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，通过金属引线引出电极。如果某电容器发生故障,则希望将该电容器从电网或操作系统中隔离，而自愈式电容器内部的故障一般是自愈失败。自愈是指当绝缘薄膜击穿时金属层之间产生短路电流，此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。自愈失败是指如果发生局部单次自愈后，该区域材料受损进而导致继续自愈，则击穿和恢复交替进行且故障扩大最终电容器不能再恢复绝缘。而自愈时金属层的厚度(一般用方块电阻表示)与自愈特性的好与不好、以及电容损耗角正切值有牵连关系：①金属层厚(方阻值小)，自愈特性不好，但损耗角正切值小；②金属层薄(方阻值大)，自愈特性好，但损耗角正切值大，金属层厚度、自愈特性及电容器损耗角正切值三者之间形成了矛盾，无法全面顾及，因此急需一种电容器损耗角正切值小，同时满足自愈特性好的电容器元件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用四层金属化膜卷绕的形成的四层叠绕型自愈式电容器元件，既能保证有很好的自愈特性，又能使电容器损耗角正切值很小。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种四层叠绕型自愈式电容器元件，包括壳体，由四层金属化薄膜卷绕于空心管上形成的圆柱体密封于壳体中，圆柱体两端分别连接第一引线板和第二引线板作为电容器元件电极，所述的四层金属化薄膜其中两层为金属层较厚的低方阻金属化膜、另外两层为金属层较薄的高方阻金属化膜，每层低方阻金属化膜和每层高方阻金属化膜间隔布置叠绕形成的圆柱体。

所述的四层金属化薄膜为单串型。

所述低方阻金属化膜方阻值为6～10Ω/□，所述的高方阻金属化膜方阻值为30～50Ω/□。

所述的圆柱体通过树脂真空密封于壳体中。

所述第一引线板连接于圆柱体一端，第二引线板穿过空心管连接与圆柱体另一端，第二引线板分别通过空心管两端的两个柱塞与空心管固定。

所述的圆柱体两端分别喷涂金属形成上金属层和下金属层，第一引线板焊接在上端金属层上，第二引线板焊接在下金属层上。

本发明的电容器元件采用四层金属化薄膜卷绕，其中两层为金属层较厚的低方阻金属化膜、另外两层为金属层较薄的高方阻金属化膜，每层低方阻金属化膜和每层高方阻金属化膜间隔布置，其中低方阻金属化膜主要流过电容电流，这样损耗角正切值小，高方阻膜用于保证自愈特性，因此，整个电容器元件具有很小的损耗角正切值，同时兼顾了很好的自愈特性，大幅度减少或者消除了自愈失败，延长了电容器的使用寿命，进而提高电容器的运行安全，以及所在装置的可靠性。

附图说明

图1为本发明电容器元件的剖面图；

图2为单张金属化膜示意图，一张为高方阻金属化膜，一张为低方阻金属化膜；

图3为四层叠绕单元的示意图；

图4为四层叠绕元件叠层结构及损耗角正切值分析图；图4-1是四层叠绕元件等效图；图4-2是四层叠绕元件电流路径示意图；图4-3是图4-2的放大图；

图5为四层叠绕元件自愈过程分析图；图5A短路故障示意图；图5B绝缘回复示意图；

图中：1-第一引线板；2-树脂；3-支架；4-圆柱体；5-壳体；6-下金属层；7-第一柱塞；9-空心管；10-第二柱塞；11-上金属层；12-第二引线板。

具体实施方式

参照图1，电容器元件包括塑料壳体5，壳体5内密封有由四层金属化薄膜卷绕于空心管9上形成的圆柱体4，圆柱体4两端分别喷涂金属形成上金属层11和下金属层6，第一极板引线1焊接在圆柱体4上端的上金属层11上，第二极板引线12穿过空心管9焊接在圆柱体4下端的下金属层6上作为电容器元件电极，空心管9两端分别设置第一柱塞7和第二柱塞10，第二极板引线12通过两个柱塞与空心管9固定，柱塞具有定位与电极间绝缘作用，圆柱体4和两引线板通过支架3固定于壳体内，然后通过树脂真空填充密封于壳体5中与外界隔离，避免湿气与外界气体对金属化膜的氧化和腐蚀。

参照图2和图3，四层金属化薄膜其中两层为金属层较厚的低方阻金属化膜A、另外两层为金属层较薄的高方阻金属化膜B。参照图3为四层叠绕的元件金属化膜切面单元示意图，每层低方阻金属化膜A和每层高方阻金属化膜B间隔布置，叠绕方式为低方阻金属化膜A-高方阻金属化膜B-低方阻金属化膜A-高方阻金属化膜B。其中低方阻金属化膜方阻值取值6～10Ω/□，高方阻金属化膜方阻值取值30～50Ω/□。

本发明中，四层叠绕实际为两张膜一组，每组从电容两端面看内部是1个小电容组为单串型，四层通过圆柱形卷绕层叠在一起，从两个圆柱体两端看实际为两个小电容串联，每个小电容的两个极板一张为低方阻，一张为高方阻，参见图4-1。本发明四层金属化薄膜，其中两层为低方阻金属化膜主要提供电流通路，以获得较低的损耗角正切值，另外两层为高方阻金属化膜主要保证自愈特性，这样卷绕的自愈式电容器元件既有较低的损耗角正切值，又有良好的自愈性能。本发明能减少或消除自愈失败的概率，使电容器元件能持续可靠地运行，避免电容器着火或爆裂。

为说明本发明的作用，以下我们分析损耗角正切值与自愈特性是如何改善的：

分析一，损耗角正切值改善，见图4-2，假设电流路径从左向右，放大图见4-3，可以看出电流通路为低方阻A膜的金属层，而垂直通过高方阻B膜的金属层，高方阻B膜上的金属层主要起等电位作用，不影响电容器损耗，所以此种卷绕方式与仅有两张低方阻A膜卷绕的元件具有相同的损耗角正切值。

分析二：自愈性能改善，串联的两个小电容均有高方阻B膜作为极板，当发生自愈时，见图5A，故障点短路击穿，电弧产生高温将短路点周围金属汽化掉，绝缘恢复，见图5B，自愈特性的好坏取决于金属化金属含量的多少，明显高方阻膜金属含量小，更容易自愈成功，两个电极中有一张膜为高方阻膜即可获得优良的自愈特性，相比两张低方阻膜击穿时的自愈特性，本发明卷绕方式在自愈特性方面也得以改善。

综合以上分析，本发明既实现了低损耗角正切值使得电容器发热量小，薄膜老化减缓，又具有优良的自愈特性，降低或消除了自愈失败的概率，大幅度提高了自愈式电容器元件的运行可靠性。

Claims (5)

1.一种四层叠绕型自愈式电容器元件，其特征在于：包括壳体(5)，由四层金属化薄膜卷绕于空心管(9)上形成的圆柱体(4)密封于壳体(5)中，圆柱体(4)两端分别连接第一引线板(1)和第二引线板(12)作为电容器元件电极，所述的四层金属化薄膜其中两层为金属层较厚的低方阻金属化膜(A)、另外两层为金属层较薄的高方阻金属化膜(B)，每层低方阻金属化膜(A)和每层高方阻金属化膜(B)间隔布置叠绕形成的圆柱体(4)；

所述的四层金属化薄膜为单串型。

2.根据权利要求1所述的四层叠绕型自愈式电容器元件，其特征在于：所述低方阻金属化膜(A)方阻值为6～10Ω/□，所述的高方阻金属化膜(B)方阻值为30～50Ω/□。

3.根据权利要求2所述的四层叠绕型自愈式电容器元件，其特征在于：所述的圆柱体(4)通过树脂真空密封于壳体(5)中。

4.根据权利要求2所述的四层叠绕型自愈式电容器元件，其特征在于：所述第一引线板(1)连接于圆柱体(4)一端，第二引线板(12)穿过空心管(9)连接与圆柱体(4)另一端，第二引线板(12)分别通过空心管(9)两端的两个柱塞与空心管(9)固定。

5.根据权利要求2所述的四层叠绕型自愈式电容器元件，其特征在于：所述的圆柱体(4)两端分别喷涂金属形成上金属层(11)和下金属层(6)，第一引线板(1)焊接在上端金属层(11)上，第二引线板(12)焊接在下金属层(6)上。