CN114334451A - 金属化膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属化膜电容器，金属化膜电容器中，绝缘芯棒，电容芯经由多个基膜和多个金属化膜在长度方向上交替卷绕所述绝缘芯棒，所述金属化膜在垂直于长度方向上的宽度小于基膜，使得基膜与金属化膜一端对齐，另一端具有无金属化膜覆盖的留边区域，所述留边区域分布于电容芯的两端，两个喷金电极分别设于所述电容芯两端，所述喷金电极电连接金属化膜远离留边区域的一端。
Description
技术领域
本发明涉及电容老化测试技术领域，尤其涉及一种金属化膜电容器。
背景技术
针对电力设备介质材料的人工老化研究，关键点也是难点之一为如何模拟介质材料在电力设备内部的使用环境，包括电场、热场、力场、界面等各项因素的全面还原。柔直系统中直流支撑电容器为干式自愈式电容器，内部由两层金属化膜卷绕而成，其中核心部分是金属化膜，绝缘失效过程为“聚丙烯基膜击穿+金属镀层自愈”两个过程，其中基膜老化形成电弱点击穿概率提高，该过程主要造成电容器寿命缩短；而金属镀层在长期运行环境下的老化会导致自愈可靠性降低，当无法可靠自愈时会电容器将发生爆炸等严重事故。金属镀层的存在导致无法针对聚丙烯薄膜开展成分、结构等理化特性的测试；而采用人工模拟“电极/介质”结构，无法还原其特有的电极与薄膜的接触界面、层间压力、薄膜张力、以及真空环境等，进而影响试验的科学有效性。因此，研究一种既可以模拟基膜运行环境，又可以探究金属化膜自愈过程的特殊结构电容器具有非常重要的意义。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属化膜电容器，针对现有技术中的不足，适用于柔性直流输电系统中直流支撑电容器用薄膜老化运行环境全模拟试验。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种金属化膜电容器包括，
绝缘芯棒，
电容芯，其经由多个基膜和多个金属化膜在长度方向上交替卷绕所述绝缘芯棒，所述金属化膜在垂直于长度方向上的宽度小于基膜，使得基膜与金属化膜一端对齐，另一端具有无金属化膜覆盖的留边区域，所述留边区域分布于电容芯的两端，
两个喷金电极，其分别设于所述电容芯两端，所述喷金电极电连接金属化膜远离留边区域的一端。
所述的一种金属化膜电容器中，所述留边区域沿绝缘芯棒的轴线方向依次交替出现于电容芯的两端。
所述的一种金属化膜电容器中，所述金属化膜为基膜上蒸镀的金属层。
所述的一种金属化膜电容器中，所述金属化膜包括基膜及蒸镀于基膜上的金属层。
所述的一种金属化膜电容器中，所述基膜包括聚丙烯薄膜。
所述的一种金属化膜电容器中，所述喷金电极连接引出导线。
所述的一种金属化膜电容器中，所述电容芯经由环氧树脂封装的外壳包围。
所述的一种金属化膜电容器中，所述金属化膜在远离留边区域的一端设有加厚层。
所述的一种金属化膜电容器中，所述加厚层为阶梯状结构。
所述的一种金属化膜电容器中，所述加厚层的宽度大于留边区域的宽度。
在上述技术方案中，本发明提供的一种金属化膜电容器，具有以下有益效果：本发明所述的一种金属化膜电容器在老化试验完成后对电容器元件进行解剖，获得金属化膜和聚丙烯薄膜用于后续测试研究。本发明可以实现柔性直流输电直流支撑电容器用聚丙烯薄膜的真空、大应力(多层紧密卷绕)、高温的工作环境全模拟，确保试验结果的科学性与可靠性，使其更加具有理论和工程价值。金属化膜部分可解剖用于电容器老化金属化膜自愈研究，聚丙烯薄膜可开展成分、结构等理化特性的测试。实现柔直系统支撑电容器“聚丙烯基膜击穿+金属镀层自愈”两个过程的研究，从而更科学、深刻的探究支撑电容器的绝缘失效机理。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是金属化膜电容器一个实施例的结构示意图；
图2是金属化膜电容器一个实施例的结构示意图；
图3是金属化膜电容器一个实施例的俯视结构示意图；
图4是金属化膜电容器一个实施例的结构示意图；
图5是金属化膜电容器一个实施例的金属化膜的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图1至图5，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
在一个实施例中，如图1至图5所示，金属化膜电容器包括，
绝缘芯棒1，
电容芯2，其经由多个基膜7和多个金属化膜3在长度方向上交替卷绕所述绝缘芯棒1，所述金属化膜3在垂直于长度方向上的宽度小于基膜7，使得基膜7与金属化膜3一端对齐，另一端具有无金属化膜3覆盖的留边区域5，所述留边区域5分布于电容芯2的两端，
两个喷金电极6，其分别设于所述电容芯2两端，所述喷金电极6电连接金属化膜3远离留边区域5的一端。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述留边区域5沿绝缘芯棒1的轴线方向依次交替出现于电容芯2的两端。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述金属化膜3为基膜7上蒸镀的金属层。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述金属化膜3包括基膜7及蒸镀于基膜7上的金属层。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，述基膜7包括聚丙烯薄膜。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述喷金电极6连接引出导线8。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述电容芯2经由环氧树脂封装的外壳4包围。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述金属化膜3在远离留边区域5的一端设有加厚层9。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述加厚层9为阶梯状结构。
所述的一种金属化膜电容器的优选实施例中，所述加厚层9的宽度大于留边区域5的宽度。
在一个实施例中，所述金属化膜3的厚度小于所述基膜7厚度。
在一个实施例中，所述留边区域5的宽度小于所述金属化膜3的厚度。
在一个实施例中，电容芯2经由多个基膜7和多个金属化膜3交替卷绕所述绝缘芯棒1而成，所述金属化膜3为薄膜上蒸镀有金属层，所述基膜7具有第一端和相对于第一端的第二端，所述金属化膜3具有第一金属端和相对于第一金属端的第二金属端，第一部分的第一金属端与相邻的基膜7的第一端对齐，第二金属端与第一金属端之间的尺寸小于第一端与第二端之间的尺寸，使得第二端具有无金属层覆盖的留边区域5，不同于第一部分的第二金属端与相邻的基膜7的第二端对齐，使得第一端具有无金属层覆盖的留边区域5。
在一个实施例中，金属化膜电容器为“混合电极”特殊结构金属化膜电容器，即“聚丙烯薄膜/金属化膜3”混合结构电容器元件。金属化膜电容器元件的主要结构有绝缘芯棒1、金属化膜3、聚丙烯薄膜、喷金电极6、引出导线8、外壳4。
在一个实施例中，如图1所示，“混合电极”电容器电容芯2子是由蒸镀上金属层的聚丙烯薄膜(金属化膜3)和聚丙烯薄膜交替绕着芯轴卷绕而成。其中，金属层蒸镀在聚丙烯薄膜的一侧组成金属化膜3，而且每层金属层仅连接一侧的喷金端(即电极)，在远离电极侧不镀上金属，形成留边区域5。
如图2所示，电容器直径50mm，高92.5mm，引出导线8为长20mm的直径1.5mm的塑包线。首先在电容芯2子两侧喷金，实现电极的连接，然后对该处焊接从而引出两侧电极；接下来对电容器进行赋能，赋能指在两极施加短暂的高电压，从而清除薄膜初始的电弱点，增加产品的可靠性；之后将电容器置于在真空环境下的浸渍剂中，以排除层和层之间的水分和空气。
如图3所示，接下来在真空环境下浇筑上环氧树脂，保证电容器与外界环境隔离；封装得到电容器成品。
如图4所示，金属化膜3制备要求中留边2.5mm，加厚区4mm。镀层区方阻为30Ω，加厚层9方阻为3Ω。
针对直流支撑电容器的运行环境特点，对GB/T 17702-2013《电力电子电容器》中耐久性试验方法进行改进优化，设计直流作用下的电容器老化试验方案，对电容器元件试样开展500小时老化试验。
选取电容器额定电压的1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍电压值，相同试验参数下设置不少于3支电容器元件作为试品，在老化试验过程中，定期抽取老化电容器元件，测试其老化前以及不同老化时段过程中，电容量、介电损耗、等效电阻等参数随时间的变化情况；当多支电容器元件中第一支的电容量减少达到5％时，将该只电容器元件退出试验，其余剩下的电容器继续完成500小时老化试验。
分别对容量损失5％的电容器和最终完成500小时老化试验的电容器元件进行解剖，将聚丙烯基膜与金属化膜进行分离；选取电容器元件外层、中层、内层的聚丙烯薄膜聚丙烯基膜作为后续测试研究对象。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (10)
1.一种金属化膜电容器，其特征在于，其包括，
绝缘芯棒，
电容芯，其经由多个基膜和多个金属化膜在长度方向上交替卷绕所述绝缘芯棒，所述金属化膜在垂直于长度方向上的宽度小于基膜，使得基膜与金属化膜一端对齐，另一端具有无金属化膜覆盖的留边区域，所述留边区域分布于电容芯的两端，
两个喷金电极，其分别设于所述电容芯两端，所述喷金电极电连接金属化膜远离留边区域的一端。
2.根据权利要求1所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，优选的，所述留边区域沿绝缘芯棒的轴线方向依次交替出现于电容芯的两端。
3.根据权利要求1所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述金属化膜为基膜上蒸镀的金属层。
4.根据权利要求1所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述金属化膜包括基膜及蒸镀于基膜上的金属层。
5.根据权利要求1所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述基膜包括聚丙烯薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述喷金电极连接引出导线。
7.根据权利要求1所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述电容芯经由环氧树脂封装的外壳包围。
8.根据权利要求1所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述金属化膜在远离留边区域的一端设有加厚层。
9.根据权利要求8所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述加厚层为阶梯状结构。
10.根据权利要求8所述的一种金属化膜电容器，其特征在于，所述加厚层的宽度大于留边区域的宽度。
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