CN112366083A - 一种直流支撑电容器用安全型金属化薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流支撑电容器用安全型金属化薄膜，安全型金属化薄膜主要由第一层安全型金属化薄膜、第二层安全型金属化薄膜构成,第一层安全型金属化薄膜由第一基膜、第一蒸镀层构成，第一蒸镀层由边缘加厚区、第一绝缘间隙条、第一保险丝、第二绝缘间隙条、第三绝缘间隙条、第二保险丝、第四绝缘间隙条、第三保险丝、中间屏带构成，第二层安全型金属化薄膜由第二基膜、第二蒸镀层构成，第二蒸镀层由第五绝缘间隙条、第四保险丝、第六绝缘间隙条、边缘屏带。本发明结构简单，安装使用方便，可以满足直流支撑电容器在长期安全、稳定、可靠工作的要求。
Description
技术领域
本发明属于金属化薄膜技术领域，具体涉及一种直流支撑电容器用安全型金属化薄膜。
背景技术
直流支撑电容器是变流器的关键器件，在变流器中的直流侧起到稳定电压、滤波等作用。目前，在大功率变流器如几十兆瓦级的高压变频器、高速动车变流器、大功率STATCOM、柔性直流输电工程用直流电容器等设备中，均需使用高电压大容量的直流支撑电容器。
这些直流支撑电容器为金属化聚丙烯薄膜。另外，这类电容器也逐渐采用干式结构并且尺寸越来减小, 金属化聚丙烯薄膜的工作场强逐步提高。这类电容器的共性是电压高、容量大、体重大，直流支撑电容器心子最多有300只元件组成。如果出现1只元件故障,就会影响整台电容器的可靠性。因而，这类电容器安全可靠性要求越来越高。
目前，元件的安全型金属化薄膜形式有 T型、 菱形网状等结构形式。其特点：熔丝长度1mm以下，蒸镀方阻可7~15Ω/□，最终故障实效时下降百分之几，电容器出现“开路状态”，满足IEC 61071-2017、GB/T 17702-2013中有关破坏性试验要求；其工作场强最高到210V/µm，电容器的尺寸偏大。
因此，需要新的安全膜技术，提高电容器的工作场强、安全性、可靠性。
发明内容
为了克服现有直流支撑电容器的金属化薄膜技术缺点，本发明提出一种直流支撑电容器用安全型金属化薄膜。
本发明所采用的技术方案如下。
本发明提供一种直流支撑电容器用安全型金属化薄膜，安全型金属化薄膜主要由第一层安全型金属化薄膜、第二层安全型金属化薄膜构成。第一层安全型金属化薄膜由第一基膜、第一蒸镀层构成。
第一蒸镀层由边缘加厚区、第一绝缘间隙条、第一保险丝、第二绝缘间隙条、第三绝缘间隙条、第二保险丝、第四绝缘间隙条、第三保险丝、中间屏带构成。边缘加厚区和第一绝缘间隙条、第一保险丝水平连接，第一保险丝在两个第一绝缘间隙条之间，第二绝缘间隙条依次与第一绝缘间隙条、第四绝缘间隙条、中间屏带垂直连接，第三绝缘间隙条与第一绝缘间隙条、第四绝缘间隙条垂直连接，第二保险丝在两个第四绝缘间隙条之间，第三保险丝在第二保险丝平行下方，中间屏带把第一蒸镀层分成上下两部分。
第二层安全型金属化薄膜由第二基膜、第二蒸镀层构成。第二蒸镀层由第五绝缘间隙条、第四保险丝、第六绝缘间隙条、边缘屏带构成。第五绝缘间隙条之间有第四保险丝，第五绝缘间隙条与第六绝缘间隙条垂直连接。
当第一层安全型金属化薄膜和第一层安全型金属化薄膜叠合后，中间屏带与第五绝缘间隙条边缘重合，边缘屏带和第一绝缘间隙条边缘重合，第六绝缘间隙条与第四绝缘间隙条边缘重合，将第一蒸镀层、第二蒸镀层进行二次分隔。
第一基膜为耐高温电工用聚丙烯薄膜，工作温度最高105℃。
第二基膜为耐高温电工用聚丙烯薄膜，工作温度最高105℃。
边缘加厚区宽度为2.5mm，蒸镀的金属层方阻值为2（1~3）Ω/□，其材料为锌铝合金。
第一绝缘间隙条宽度为2.5mm，其长度为14mm，其两端为圆弧形。
第一保险丝宽度为1.5mm，其长度为2.5mm，蒸镀的金属层方阻值为2（1~3）Ω/□，其材料为锌铝合金。
第二绝缘间隙条宽度为1mm。
第三绝缘间隙条宽度为1mm，长度9mm。
第二保险丝宽度为1.5mm, 其长度为7mm。
第四绝缘间隙条宽度为1.5mm, 其长度为10mm。
第三保险丝宽度为1.5mm, 其长度为20mm。
中间屏带宽度为5mm。
第五绝缘间隙条宽度为1.5mm，其长度为 11mm。
第四保险丝宽度为1.5mm，其长度为 24mm。
第六绝缘间隙条宽度为1mm。
边缘屏带宽度为2.5~3mm。
进一步的，第一蒸镀层有2个边缘加厚区。
进一步的，除边缘加厚区和第一保险丝外，第一蒸镀层蒸镀的金属层方阻值为30（25~50）Ω/□，其厚度小于100nm，其材料为锌铝合金。
进一步的，第二蒸镀层有2个边缘屏带，其蒸镀的金属层方阻值为30（25~50）Ω/□，其厚度小于100nm，其材料为锌铝合金。
进一步的，第二蒸镀层的第五绝缘间隙条平行间距为5mm。
进一步的，第一基膜比第二基膜宽度长2mm，两者厚度、材料均相同，特殊运行条件下两者也可以不同厚度。
本发明的有益效果是：结合高方阻金属化薄膜和传统安全膜的优点，新型元件能够达到电容器工作场强达到233V/µm , 缩小电容器的尺寸，容量能够下降到原始值的10%以下。
本发明结构简单，制作方面，可以满足直流支撑电容器高长期安全可靠性运行。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为第一层安全型金属化薄膜俯视图；
图3为第一层安全型金属化薄膜侧视图；
图4为第二层安全型金属化薄膜俯视图；
图5为第二层安全型金属化薄膜侧视图；
图6为本发明应用的示意图；
图7为本发明应用的等效电路图；
图中，1-第一层安全型金属化薄膜；2-第二层安全型金属化薄膜；
11-第一基膜；12-第一蒸镀层；
21-第二基膜；22-第二蒸镀层；
121-边缘加厚区；122-第一绝缘间隙条；123-第一保险丝；124-第二绝缘间隙条；125-第三绝缘间隙条；126-第二保险丝；127-第四绝缘间隙条；128-第三保险丝；129-中间屏带；
221-第五绝缘间隙条；222-第四保险丝；223-第六绝缘间隙条；224-边缘屏带。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
在图1中可见:直流支撑电容器用安全型金属化薄膜主要由第一层安全型金属化薄膜(1)、第二层安全型金属化薄膜(2)构成。
由图2和3可见：第一层安全型金属化薄膜(1)由第一基膜(11)、第一蒸镀层(12)构成；第一蒸镀层(12)由边缘加厚区(121)、第一绝缘间隙条(122)、第一保险丝(123)、第二绝缘间隙条(124)、第三绝缘间隙条(125)、第二保险丝(126)、第四绝缘间隙条(127)、第三保险丝(128)、中间屏带(129)构成；第一蒸镀层(12)有2个边缘加厚区；边缘加厚区(121)和第一绝缘间隙条(122)、第一保险丝(123)水平连接，第一保险丝(123)在两个第一绝缘间隙条(122)之间，第二绝缘间隙条(124)依次与第一绝缘间隙条(122)、第四绝缘间隙条(127)、中间屏带(129)垂直连接，第三绝缘间隙条(125)与第一绝缘间隙条(122)、第四绝缘间隙条(127)垂直连接，第二保险丝(126)在两个第四绝缘间隙条(127)之间，第三保险丝(128)在第二保险丝(126)平行下方，中间屏带(129)把第一蒸镀层(12)分成上下两部分。
由图4和5可见：第二层安全型金属化薄膜(2)由第二基膜(21)、第二蒸镀层(22)构成；第二蒸镀层(22)由第五绝缘间隙条(221)、第四保险丝(222)、第六绝缘间隙条(223)、边缘屏带(224)构成；第二蒸镀层(22)有2个边缘屏带(224)；第四保险丝(222)在两个第五绝缘间隙条(221)之间，第五绝缘间隙条(221)与第六绝缘间隙条(221)垂直连接。
由图6和7可见：第一层安全型金属化薄膜(1)比第二层安全型金属化薄膜(2)宽度长2mm；当第一层安全型金属化薄膜(1)和第一层安全型金属化薄膜(2)叠合后，中间屏带(129)与第五绝缘间隙条(221)边缘重合，边缘屏带(224)和第一绝缘间隙条(121)边缘重合，第六绝缘间隙条(221)与第四绝缘间隙条(127)边缘重合，将第一蒸镀层、第二蒸镀层进行二次分隔;中间屏带使结构等效为2串，每串有若干个小电容并联，电流的方向依次通过1串第一保险丝(123)、第二保险丝(126)、第三保险丝(128)、第四保险丝(222)，然后再通过另外1串的第四保险丝(222)、第三保险丝(128)、第二保险丝(126)、第一保险丝(123)；如果自愈点出现在图中位置时，电容值变小，如果当自愈点出现在第一保险丝(123)时，此部分电容变为0，同样的道理，所有的第一保险丝(123)都有自愈点，此时整个电容器电容接近于0。
第一基膜(11)为耐高温电工用聚丙烯薄膜，工作温度最高105℃。
第二基膜(21)为耐高温电工用聚丙烯薄膜，工作温度最高105℃。
边缘加厚区(121)宽度为2.5mm，蒸镀的金属层方阻值为2（1~3）Ω/□，其材料为锌铝合金。
第一绝缘间隙条(122)宽度为2.5mm，其长度为14mm，其两端为圆弧形。
第一保险丝宽度(123)为1.5mm，其长度为2.5mm，蒸镀的金属层方阻值为2（1~3）Ω/□，其材料为锌铝合金。
第二绝缘间隙条(124)宽度为1mm。
第三绝缘间隙条(125)宽度为1mm，长度9mm。
第二保险丝宽度(126)为1.5mm, 其长度为7mm。
第四绝缘间隙条(127)宽度为1.5mm, 其长度为10mm。
第三保险丝宽度(128)为1.5mm, 其长度为20mm。
中间屏带(129)宽度为5mm。
第五绝缘间隙条(221)宽度为1.5mm，其长度为 11mm。
第四保险丝(222)宽度为1.5mm，其长度为 24mm。
第六绝缘间隙条(223)宽度为1mm。
边缘屏带(224)宽度为2.5~3mm。
进一步的，除边缘加厚区(121)和第一保险丝(123)外，第一蒸镀层(12)蒸镀的金属层方阻值为30（25~50）Ω/□，其厚度小于100nm，其材料为锌铝合金。
进一步的，第二蒸镀层(22)蒸镀的金属层方阻值为30（25~50）Ω/□，其厚度小于100nm，其材料为锌铝合金。
进一步的，第二蒸镀层(22)的第五绝缘间隙条(221)平行间距为5mm。
进一步的，第一基膜(11)比第二基膜(12)宽度长2mm，两者厚度、材料均相同，特殊运行条件下两者也可以不同厚度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种直流支撑电容器用安全型金属化薄膜，其特征是：安全型金属化薄膜主要由第一层安全型金属化薄膜、第二层安全型金属化薄膜构成,所述第一层安全型金属化薄膜由第一基膜、第一蒸镀层构成，所述第一蒸镀层由边缘加厚区、第一绝缘间隙条、第一保险丝、第二绝缘间隙条、第三绝缘间隙条、第二保险丝、第四绝缘间隙条、第三保险丝、中间屏带构成，所述边缘加厚区和第一绝缘间隙条、第一保险丝水平连接，所述第一保险丝在两个第一绝缘间隙条之间，所述第二绝缘间隙条依次与第一绝缘间隙条、第四绝缘间隙条、中间屏带垂直连接，所述第三绝缘间隙条与第一绝缘间隙条、第四绝缘间隙条垂直连接，所述第二保险丝在两个第四绝缘间隙条之间，所述第三保险丝在第二保险丝平行下方，所述中间屏带把第一蒸镀层分成上下两部分，所述第二层安全型金属化薄膜由第二基膜、第二蒸镀层构成，所述第二蒸镀层由第五绝缘间隙条、第四保险丝、第六绝缘间隙条、边缘屏带构成，所述第五绝缘间隙条之间有第四保险丝，第五绝缘间隙条与第六绝缘间隙条垂直连接，所述第一层安全型金属化薄膜和第一层安全型金属化薄膜叠合时中间屏带与第五绝缘间隙条边缘重合、边缘屏带和第一绝缘间隙条边缘重合、第六绝缘间隙条与第四绝缘间隙条边缘重合并同时将第一蒸镀层和第二蒸镀层进行二次分隔。
2.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第一绝缘间隙条宽度为2.5mm，其长度为14mm，其两端为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第一保险丝宽度为1.5mm，其长度为2.5mm，蒸镀的金属层方阻值为2（1~3）Ω/□，其材料为锌铝合金。
4.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第三绝缘间隙条宽度为1mm，长度9mm。
5.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第二保险丝宽度为1.5mm, 其长度为7mm。
6.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第四绝缘间隙条宽度为1.5mm, 其长度为10mm。
7.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第三保险丝宽度为1.5mm, 其长度为20mm。
8.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第五绝缘间隙条宽度为1.5mm，其长度为 11mm。
9.根据权利要求1所述的安全型金属化薄膜，其特征在于：所述第四保险丝宽度为1.5mm，其长度为 24mm。
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