CN109031079A - 一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法 - Google Patents

一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，包括对试品的预处理及试验回路及步骤的设计，试品的预处理是采用若干层单面金属化膜平铺叠放，在其中一层膜上用针尖刺若干个小点，以模拟电容器元件中存在的电弱点；设计试验回路，并施加不同试验条件，记录自愈发生时，试品电弱点的自愈现象及记录多个同构试品上“针刺”自愈点的直径d和试样单位面积金属镀层蒸发的估计百分比P。本发明的高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，通过三个步骤的试验测试，可以分别得到对于某种给定的金属化膜，其在不同电压下的自愈特性、绕紧程度对自愈特性的影响、在多次击穿工况下的自愈特性。可以为该金属化膜所制电容器的实际运行状态提供预期参考。

Description

一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法
技术领域
本发明属于电力设备试验方法领域，具体涉及一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法。
背景技术
自愈式金属化膜电容器具有体积小，自愈性强，损耗低，价廉及安装方便等优点，目前在很多领域取代了箔式电容器。这种电容器也存在一些新的问题，包括物理、化学特性对自愈的影响，电老化对金属层的腐蚀，以及电容器端部的电接触等。在高场强(即100v/m以上工作场强或高陡度脉冲波形作用)下，这些问题愈发显得突出。金属化膜的自愈是一个较复杂的过程，既有物理变化，又有化学反应，影响因素也很多，包括金属层厚度、电容器的电容量、外加电压等。薄膜发生局部击穿后，既有可能因为自愈而使绝缘恢复，也有可能因自愈失败或者自愈不彻底而最终使电容器失效。
现有的一般性试验主要针对电容器元件整体的耐压、温升、介损角、局放等参数进行整体的测试，缺少对金属化膜自愈性能基础性试验研究。
因此有必要对金属化膜电容器样品在高电场工作条件下的自愈失败情况进行试验检测，从而推测得到该批次金属化膜电容器在实际工况中可能发生自愈失败的情况。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，通过本发明设计的试验回路与试验步骤，可以分别得到对于某种给定的金属化膜，其在不同电压下的自愈特性、绕紧程度对自愈特性的影响、在多次击穿工况下的自愈特性，可以为该金属化膜所制电容器的实际运行状态提供预期参考。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，其特征在于，包括对试品的预处理及试验回路及步骤的设计，所述方法包括：
1)试品的预处理：采用若干层单面金属化膜平铺叠放，在其中一层膜上用针尖刺若干个小点，以模拟电容器元件中存在的电弱点；
2)试验回路的设计：变压器一端与整流硅堆D连接，另一端接地；整流硅堆D、充电电阻R、开关K、试品CS依次串联后接地；稳压大电容C0一端并在充电电阻R与开关K之间，另一端接地；调压器与变压器连接；
3)施加不同试验条件，记录自愈发生时，试品电弱点的自愈现象及记录多个同构试品上“针刺”自愈点的直径d和试样单位面积金属镀层蒸发的估计百分比P；所述不同试验条件包括三种：施加不同直流电压，以模拟电容器运行工况中的电场改变、施加不同重量的重物压在试品上以模拟电容器元件不同的压紧系数、改变不同放电次数以模拟电容器运行中出现的重击穿工况。
进一步地，试品的预处理包括：采用4层平铺8μm厚，60×100mm2单面金属化膜，单面金属化膜采用介质膜层上镀金属层实现，蒸镀的金属层是铝，在其中一层膜上用极细的针尖刺5个小点，以模拟电容器元件中存在的电弱点，这样加电压时，会在有孔的地方首先发生自愈，如此处理后的试样置于干净平整的圆形铜板电极之间，铜电极直径80mm，质量0.5kg，试样边缘进行绝缘处理，以防止电极间短接。
进一步地，所述施加不同直流电压，以模拟电容器运行工况中的电场改变，具体包括：施加不同大小的直流电压值，每档电压下做50个试样，取统计平均值；将试品接入步骤2)所述的试验回路中，合上开关K后，用阶梯升压产生不同的场强，直到试品上电压稳定，试验的直流电压范围在0.5-10kV之间按1kV步长升压。
进一步地，所述施加不同重量的重物压在试品上以模拟电容器元件不同的压紧系数，具体包括：在试品电极上面压上不同重量的重物来模拟不同的压紧程度，改变试样上电极的承载压力，同时外施电压迅速升到5.0kV，稳定5秒钟后即刻撤离电压，观察不同承载压力下试样的自愈情况，重物的质量在0-4kg之间按0.5kg 的步长增加。
进一步地，所述改变不同放电次数以模拟电容器运行中出现的重击穿工况，具体包括：改变放电次数，每个放电次数下做50个试样，取统计平均值；把步骤2)所述的试验回路中开关K换成并联火花脉冲开关，半波整流回路不变，将整流硅堆D、充电电阻R分别替换为可调放电电阻R与可调电感L，调整R、L的参数值，使火花脉冲开关触发时，电容器放电形成峰值6kV，周期500μs，反峰10％的振荡波形，观察不同放电次数下试样的自愈情况；放电次数在1-20次之间按2次的步长增加。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，包括对试品的预处理及试验回路及步骤的设计，通过三个步骤的试验测试，可以分别得到对于某种给定的金属化膜，其在不同电压下的自愈特性、绕紧程度对自愈特性的影响、在多次击穿工况下的自愈特性。可以为该金属化膜所制电容器的实际运行状态提供预期参考。
附图说明
图1为本发明涉及金属化膜电容器试验样品结构的示意图。
图2为本发明涉及加电压试验自愈情况主回路示意图。
图3为本发明涉及不同放电次数试验自愈情况主回路示意图。
附图中的符号说明：1.上电极，2.下电极，3.介质膜层，4.金属层，5.刺点。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示为试验用的金属化膜电容器试验试品结构示意图。其采用4层平铺 8μm厚，60×100mm2单面金属化膜，单面金属化膜采用介质膜层3上镀金属层 4实现。蒸镀的金属层4是铝。在其中一层膜上用极细的针尖刺5个小点，以模拟电容器元件中存在的电弱点，这样加电压时，必然会在有孔的地方首先发生自愈。如此处理后的试样置于干净平整的圆形铜板电极之间(铜电极直径80mm，质量0.5kg)，试样边缘进行绝缘处理，以防止电极间短接。
试验建议在100级洁净室进行，施加直流电压的方式模拟电容器试品中金属化膜在工作时的电气环境。施加不同试验条件，记录自愈发生时，试样电弱点的自愈现象及记录多个同构试样上“针刺”自愈点的直径d和试样单位面积金属镀层蒸发的估计百分比P。试验条件分为三点：
1)施加不同大小的直流电压值，每档电压下做50个试样，取统计平均值。
将试样接入图2所示的主试验回路中，图中C0为稳压大电容，CS即试样，且C0>>CS；R为充电电阻，阻值一般为数万欧姆。D为整流硅堆，将变压器输入的交流电压转化为直流电压。由C0和CS构成的系统来模拟实际工作中的电容器，合上开关K后，用阶梯升压产生不同的场强，直到试样上电压稳定。试验的直流电压范围可在0.5-10kV之间按1kV步长升压。
施加不同压力，每档压力下做50个试样，取统计平均值。这主要是为模拟实际电容器内部不同的压紧系数的影响。
2)在图1所示的上电极上面压上不同重量的重物来模拟不同的压紧程度。改变试样上电极的承载压力，同时外施电压迅速升到5.0kV，稳定5秒钟后即刻撤离电压，观察不同承载压力下试样的自愈情况。重物的质量可在0-4kg之间按 0.5kg的步长增加。
3)改变放电次数，每个放电次数下做50个试样，取统计平均值。把开关图 2中的开关K换成并联火花脉冲触发开关，半波整流回路不变，将电路改造成如图3所示，其中R、L分别为可调放电电阻与可调电感。调整R、L的参数值，使火花脉冲开关触发时，电容器放电形成峰值6kV，周期500μs，反峰10％的振荡波形，观察不同放电次数下试样的自愈情况。放电次数可在1-20次之间按2 次的步长增加。
通过以上三个步骤的试验测试，可以分别得到对于某种给定的金属化膜，其在不同电压下的自愈特性、绕紧程度对自愈特性的影响、在多次击穿工况下的自愈特性。可以为该金属化膜所制电容器的实际运行状态提供预期参考。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，其特征在于，包括对试品的预处理及试验回路及步骤的设计，所述方法包括：
1)试品的预处理：采用若干层单面金属化膜平铺叠放，在其中一层膜上用针尖刺若干个小点，以模拟电容器元件中存在的电弱点；
2)试验回路的设计：变压器一端与整流硅堆D连接，另一端接地；整流硅堆D、充电电阻R、开关K、试品CS依次串联后接地；稳压大电容C0一端并在充电电阻R与开关K之间，另一端接地；调压器与变压器连接；
3)施加不同试验条件，记录自愈发生时，试品电弱点的自愈现象及记录多个同构试品上“针刺”自愈点的直径d和试样单位面积金属镀层蒸发的估计百分比P；所述不同试验条件包括三种：施加不同直流电压，以模拟电容器运行工况中的电场改变、施加不同重量的重物压在试品上以模拟电容器元件不同的压紧系数、改变不同放电次数以模拟电容器运行中出现的重击穿工况。
2.如权利要求1所述的高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，其特征在于，试品的预处理包括：采用4层平铺8μm厚，60×100mm2单面金属化膜，单面金属化膜采用介质膜层上镀金属层实现，蒸镀的金属层是铝，在其中一层膜上用针尖刺5个小点，以模拟电容器元件中存在的电弱点，这样加电压时，会在有孔的地方首先发生自愈，如此处理后的试样置于干净平整的圆形铜板电极之间，铜电极直径80mm，质量0.5kg，试样边缘进行绝缘处理，以防止电极间短接。
3.如权利要求1所述的高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，其特征在于，所述施加不同直流电压，以模拟电容器运行工况中的电场改变，具体包括：施加不同大小的直流电压值，每档电压下做50个试样，取统计平均值；将试品接入步骤2)所述的试验回路中，合上开关K后，用阶梯升压产生不同的场强，直到试品上电压稳定，试验的直流电压范围在0.5-10kV之间按1kV步长升压。
4.如权利要求1所述的高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，其特征在于，所述施加不同重量的重物压在试品上以模拟电容器元件不同的压紧系数，具体包括：在试品电极上面压上不同重量的重物来模拟不同的压紧程度，改变试样上电极的承载压力，同时外施电压迅速升到5.0kV，稳定5秒钟后即刻撤离电压，观察不同承载压力下试样的自愈情况，重物的质量在0-4kg之间按0.5kg的步长增加。
5.如权利要求1所述的高压金属化膜电容器模拟自愈试验方法，其特征在于，所述改变不同放电次数以模拟电容器运行中出现的重击穿工况，具体包括：改变放电次数，每个放电次数下做50个试样，取统计平均值；把步骤2)所述的试验回路中开关K换成并联火花脉冲开关，半波整流回路不变，将整流硅堆D、充电电阻R分别替换为可调放电电阻R与可调电感L，调整R、L的参数值，使火花脉冲开关触发时，电容器放电形成峰值6kV，周期500μs，反峰10％的振荡波形，观察不同放电次数下试样的自愈情况；放电次数在1-20次之间按2次的步长增加。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683072A (zh) * 2019-01-11 2019-04-26 华中科技大学 一种用于交直流复合电压下的金属化膜自愈装置
CN110596556A (zh) * 2019-10-21 2019-12-20 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 基于声压强的金属化膜电容器自愈放电测试系统及方法
WO2021039501A1 (ja) * 2019-08-23 2021-03-04 デンカ株式会社 絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置
CN112444700A (zh) * 2020-11-25 2021-03-05 桂林电力电容器有限责任公司 一种自愈式金属化膜电容器自愈性能的测试方法
CN113358159A (zh) * 2021-07-08 2021-09-07 无锡市电力滤波有限公司 一种直流支撑电容器用金属化聚丙烯薄膜的检验方法
CN113567770A (zh) * 2020-04-29 2021-10-29 优普电子（苏州）有限公司 一种金属化薄膜电容器自愈放电测试系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969527A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 华中科技大学 一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置
CN105203871A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 华中科技大学 一种用于金属化膜自愈实验的装置
CN108037385A (zh) * 2017-11-30 2018-05-15 安徽开博电容科技有限公司 一种用于自愈式电容器自愈失败保护性能测试的分步试验方法
CN108152724A (zh) * 2017-12-12 2018-06-12 中国西电电气股份有限公司 一种高压直流滤波电容器极性反转试验装置及其试验方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969527A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 华中科技大学 一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置
CN105203871A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 华中科技大学 一种用于金属化膜自愈实验的装置
CN108037385A (zh) * 2017-11-30 2018-05-15 安徽开博电容科技有限公司 一种用于自愈式电容器自愈失败保护性能测试的分步试验方法
CN108152724A (zh) * 2017-12-12 2018-06-12 中国西电电气股份有限公司 一种高压直流滤波电容器极性反转试验装置及其试验方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
代新: "自愈式高储能密度脉冲电容器的研究", 《万方中国学位论文全文数据库》 *
代新: "自愈式高储能密度脉冲电容器的研究-公开时间页面打印", 《万方中国学位论文全文数据库》 *
孔中华: "金属化膜脉冲电容器若干问题的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683072A (zh) * 2019-01-11 2019-04-26 华中科技大学 一种用于交直流复合电压下的金属化膜自愈装置
WO2021039501A1 (ja) * 2019-08-23 2021-03-04 デンカ株式会社 絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置
JP7412922B2 (ja) 2019-08-23 2024-01-15 デンカ株式会社 絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置
CN110596556A (zh) * 2019-10-21 2019-12-20 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 基于声压强的金属化膜电容器自愈放电测试系统及方法
CN113567770A (zh) * 2020-04-29 2021-10-29 优普电子（苏州）有限公司 一种金属化薄膜电容器自愈放电测试系统及方法
CN112444700A (zh) * 2020-11-25 2021-03-05 桂林电力电容器有限责任公司 一种自愈式金属化膜电容器自愈性能的测试方法
CN112444700B (zh) * 2020-11-25 2023-11-03 桂林电力电容器有限责任公司 一种自愈式金属化膜电容器自愈性能的测试方法
CN113358159A (zh) * 2021-07-08 2021-09-07 无锡市电力滤波有限公司 一种直流支撑电容器用金属化聚丙烯薄膜的检验方法

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