CN105137304A - 确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可测量金属化膜电容器元件在实际运行工况下产气体积的方法和装置。该方法可模拟电容器短路击穿故障时的产气情况，同时可将电容器运行过程中产生的气体全部收集到量筒内，通过量筒上的刻度对产气量进行测量。通过该方法，可实现金属化膜电容器元件击穿短路故障过程中的产气体积测量，同时还能用于气体收集进行产气成分分析。本发明还提供实现上述方法的装置和材料，主要包括绝缘容器、橡胶软管、玻璃量筒、绝缘油。本发明使用的材料和器件均具有良好的绝缘性能，可保证实验过程中的安全。

Description

确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法
技术领域
本发明属于电气设备技术领域，更具体地，涉及一种金属化膜电容器元件产气体积的测量装置及使用其确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法。
背景技术
金属化膜电容器元件由于采用金属蒸镀工艺，具有自愈性能，可以工作在临界击穿场强下，大大提高了介质膜的储能密度，减小储能元件的体积。目前金属化膜电容器元件常作为脉冲功率电源的储能器件，或用于电力系统交直流滤波和无功补偿。
金属化膜电容器元件在运行过程中，由于内部发生自愈，导致少量高分子绝缘介质分解，绝缘介质分解后会产生气体，该气体会逐渐在金属化膜电容器外壳内积累，随着自愈的不断发生，产气量会逐渐增加，最终可能导致金属化膜电容器整机外壳变形，甚至可能出现电容器内部元件短路后大量产气导致电容器整机外壳变形或爆裂的现象。同时，也非常有必要对金属化膜电容器元件在发生短路故障的情况下的产气量进行测量，但目前未有这种产气测量装置。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种金属化膜电容器元件产气体积的测量装置，其目的在于，测量电容器元件短路故障时产气体积的大小。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种金属化膜电容器元件产气体积的测量装置，包括绝缘容器、玻璃量筒、绝缘油、以及橡胶软管，玻璃量筒倒置于绝缘容器的内部，且玻璃量筒的顶部与绝缘容器的底部接触，绝缘油灌注于绝缘容器的内部，橡胶软管一端与玻璃量筒的底部接触，另一端穿过玻璃量筒的顶部和绝缘油后裸露在绝缘容器的外部，并与外部抽气装置相连。
优选地，绝缘容器的材料是玻璃或绝缘塑料。
优选地，玻璃量筒的高度与绝缘油的油面高度的比值大于1。
优选地，绝缘油的油面的高度与绝缘容器高度的比值大于0.5。
按照本发明的另一方面，提供了一种确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法，其目的在于，解决现有金属化膜电容器整机外壳由于内部压强过大所导致的外壳变形或爆裂的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法，是使用上述测量装置实现的，所述方法包括以下步骤：
(1)将玻璃量筒从测量装置中取出，将金属化膜电容器元件放入玻璃量筒中，将玻璃量筒倒置放入绝缘容器中，使玻璃量筒的顶部和金属化膜电容器元件的底部均与绝缘容器的底部接触；
(2)将橡胶软管的一端伸入玻璃量筒内并与玻璃量筒的底部接触，另一端穿过玻璃量筒的顶部和绝缘油后裸露在绝缘容器的外部，并与外部抽气装置相连；
(3)使用外部抽气装置通过橡胶软管抽取玻璃量筒中的空气，直至绝缘油充满整个玻璃量筒为止；
(4)将金属化膜电容器元件的正负极分别通过导线与外部电源电连接，接通外部电源；
(5)金属化膜电容器元件持续产气，直至其发生短路击穿故障为止，此时断开外部电源，并通过玻璃量筒读取产气体积V1；
(6)根据步骤(5)获得的产气体积获取金属化膜电容器整机内部单个金属化膜电容器元件发生故障时的金属化膜电容器整机内部压强值P＝P0*(V1+V0)/V0，其中P0表示大气压值，V0表示金属化膜电容器整机内部空隙的体积。
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、本发明可保证金属化膜电容器元件运行工况与实际工况相符，可测量金属化膜电容器正常自愈和短路击穿故障等情况下的产气体积，而目前未见适用于该场合的产气体积测量装置；
2、使用该发明的方法可以评估单个金属化膜电容器元件发生短路击穿故障时的产气对电容器整机内部压强的影响，从而对金属化膜电容器整机压力保护装置的动作阈值的设定提供参考；
3、使用该产气体积测量装置还可对金属化膜电容器的产气进行收集，进而进行气体成分分析；
4、本发明的装置及方法操作简便，安全可靠。
附图说明
图1是本发明确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法的流程图。
图2是本发明金属化膜电容器元件产气体积的测量装置的示意图。
图3是本发明排尽玻璃量筒内空气的示意图。
图4是金属化膜电容器元件接入电源的示意图。
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2所示，本发明金属化膜电容器元件产气体积的测量装置包括绝缘容器1、玻璃量筒2、绝缘油3、以及橡胶软管4。
在本实施方式中，绝缘容器1的材料是玻璃或绝缘塑料。
玻璃量筒2倒置于绝缘容器1的内部，且玻璃量筒2的顶部与绝缘容器1的底部接触。玻璃量筒2的高度与绝缘油3的油面高度的比值大于1。
绝缘油3灌注于绝缘容器1的内部，且油面的高度与绝缘容器1高度的比值大于0.5，在本实施方式中，绝缘油3为硅油。
橡胶软管4一端与玻璃量筒2的底部接触，另一端穿过玻璃量筒2的顶部和绝缘油3后裸露在绝缘容器1的外部，并与外部抽气装置相连。
如图1所示，本发明确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法是使用上述测量装置实现的，其包括以下步骤：
(1)将玻璃量筒2从测量装置中取出，将金属化膜电容器元件放入玻璃量筒2中，将玻璃量筒2倒置放入绝缘容器1中，使玻璃量筒2的顶部和金属化膜电容器元件的底部均与绝缘容器1的底部接触；
(2)将橡胶软管4的一端伸入玻璃量筒2内并与玻璃量筒2的底部接触，另一端穿过玻璃量筒2的顶部和绝缘油3后裸露在绝缘容器1的外部，并与外部抽气装置相连；
(3)使用外部抽气装置通过橡胶软管4抽取玻璃量筒2中的空气，直至绝缘油3充满整个玻璃量筒2为止，如图3所示；
(4)将金属化膜电容器元件的正负极分别通过导线5与外部电源电连接，接通外部电源，如图4所示；
(5)金属化膜电容器元件持续产气，直至其发生短路击穿故障(即“鼓肚”现象)为止，此时断开外部电源，并通过玻璃量筒2上的刻度读取产气体积V1；
(6)根据步骤(5)获得的产气体积获取金属化膜电容器整机内部单个金属化膜电容器元件发生故障时的金属化膜电容器整机内部压强值P＝P0*(V1+V0)/V0，其中P0表示大气压值，V0表示金属化膜电容器整机内部空隙的体积；一旦该压强值P被确定，则可确定金属化膜电容器整机的压力保护装置的动作阈值(其等于P)，当金属化膜电容器整机内部的压强达到或超过该动作阈值时，压力保护装置启动，从而防止金属化膜电容器整机出现外壳变形或爆裂的现象。
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 (5)

1.一种金属化膜电容器元件产气体积的测量装置，包括绝缘容器、玻璃量筒、绝缘油、以及橡胶软管，其特征在于，
玻璃量筒倒置于绝缘容器的内部，且玻璃量筒的顶部与绝缘容器的底部接触；
绝缘油灌注于绝缘容器的内部；
橡胶软管一端与玻璃量筒的底部接触，另一端穿过玻璃量筒的顶部和绝缘油后裸露在绝缘容器的外部，并与外部抽气装置相连。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，绝缘容器的材料是玻璃或绝缘塑料。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，玻璃量筒的高度与绝缘油的油面高度的比值大于1。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，绝缘油的油面的高度与绝缘容器高度的比值大于0.5。
5.一种确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法，是使用权利要求1至4中任意一项所述的测量装置实现的，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将玻璃量筒从测量装置中取出，将金属化膜电容器元件放入玻璃量筒中，将玻璃量筒倒置放入绝缘容器中，使玻璃量筒的顶部和金属化膜电容器元件的底部均与绝缘容器的底部接触；
(2)将橡胶软管的一端伸入玻璃量筒内并与玻璃量筒的底部接触，另一端穿过玻璃量筒的顶部和绝缘油后裸露在绝缘容器的外部，并与外部抽气装置相连；
(3)使用外部抽气装置通过橡胶软管抽取玻璃量筒中的空气，直至绝缘油充满整个玻璃量筒为止；
(4)将金属化膜电容器元件的正负极分别通过导线与外部电源电连接，接通外部电源；
(5)金属化膜电容器元件持续产气，直至其发生短路击穿故障为止，此时断开外部电源，并通过玻璃量筒读取产气体积V1；
(6)根据步骤(5)获得的产气体积获取金属化膜电容器整机内部单个金属化膜电容器元件发生故障时的金属化膜电容器整机内部压强值P＝P0*(V1+V0)/V0，其中P0表示大气压值，V0表示金属化膜电容器整机内部空隙的体积。
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