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金属化安全膜防爆电容器

文档作者：高鹏陶颠英高儒昌文档来源：上海皓月电窖器有限公司		点击数：	更新时间： 2021年11月15日
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2001年第2期 金属化安全膜防爆电容器 ·23·
金属化安全膜防爆电容器
上海皓月电窖器有限公司(上海201500) 高 鹏 陶颠英 高儒昌
． 摘要本文介绍了国内金属化安全膜的生产概况。通过分析时比阐明了安全膜防
爆电容器的突出优点。井建议有关部门蛆织力量mI'~t璃制包括有关适合安
全膜防爆电容器条款的新标准。
关键词金属化安全膜安全膜防爆电容器 自愈性镬型保险丝开路失效
1 前言
金属化安全膜和安全膜防爆电容器的研
究开发在国内外开始较早 早已使用于有特
殊要求的电容器，但发展很不平衡，至今仍未
大量推广。日本在交流电容器中使用较多，并
在电气设备用电容器标准jm c 49O8—1995
中增加了有关金属化安全膜防爆电容器技术
指标的条款，其它地区发展缓慢。在二十世纪
8O年代末至90年代初期金属化安全膜才开
始进人国内。当时国内还没有金属化安全膜
的生产，靠进口成品膜，也曾经热过一段时
间，很多电容器生产厂都用过安全膜做交流
电容器。接着有不少厂引进最新型高真空镀
膜机时，都不惜花大量外汇购买了可生产金
属化安全膜的先进系统。设备已具备相当的
生产能力，但实际生产量都不大，除少数几家
能小批量供货外，有的自产自用，也有的很少
生产。其中一个主要原因是金属化安全膜在
质量方面与国外水平相比还有差距，有不少
厂用进口金属化安全膜；其二是金属化安全
膜价格较贵；更重要的原因是安全膜防爆电
． 收稿日期：2∞0一O6—24
容器还没有一个相应的标准。刭目前为止，除
了日本在关于电动机用电容器标准j[s c
4908—1995中包括了金属化安全膜防爆电
容器的各项条款，此外还未见到第二个有这
些条款的标准，因此严重地限止了金属化安
全膜防爆电容器的推广应用。
2 金属化安全膜
金属化安全膜与普通金属化膜的不同之
处是以均匀分布在整个金属化电极面积内的
千千万万个微型保险丝来代替了电容器的安
全防爆机构。这些微型保险丝在真空镀膜时
就蒸镀在有机薄膜上。也就是把整个金属化
电极用很窄的绝缘隔离间隙把电极分成很多
形状相同、面积相等的极板单元。各个极板单
元之间由微型保险丝相互联接。金属化安全
膜的结构图案很多。图1是常用的四种形式。
2．1 网格状结构的金属化安全膜
网格状结构是用很窄的绝缘间隙将整个
金属化极板分割成很多面积约1平方厘米
(或更小一些)的方块极板单元，每个小方块
在四条边的中部各有一个微型保险丝与四周
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·24· 电力电容器 2001年第2期
相邻的四个小方块极板单元连接。这种微型
保险丝每平方米内约有2万多个。欧美和国
内各厂家从欧洲进口的多属此种结构图案的
安全膜。见图la。
2．2 T 型金属化安全膜
T型金属化安全膜是在金属化极板沿金
属化膜长度方向靠近与喷金层接触的一边，
有一条很窄的绝缘隔离间隙将极板的有效面
积与喷金层相接的部分隔开，同时又有多条
沿金属化膜宽度方向的隔离问隙，其将金属
化极板分割成很多面积相等的方块即极板单
元。每个极板单元通过一个或多个微型保险
丝与喷金层连接部分相连。此种图案的安全
膜，日本使用较多，国内也有厂家使用。见图1b。
2．3 六边形金属化安全膜
六边形金属化安全膜基本同属网格状一
类，此种类型金属化膜在日本有生产，国内未
发现有生产厂家。见图1c。
2．4 强化保险丝金属化安全膜
此种安全膜是网格状安全膜强化微型保
险丝，即网状格安全膜的改进型。这种膜使用
较少。见图1d。
一 b)T 台辑化 瞄
(c)尢地形盘属化安全膜 d J强化保险丝安全膜
图l 金属化安全膜常用的四种结构图案形式
3 金属化安全膜的自愈性和防爆机理
3．1 普通金属化膜的自愈机理
普通金属化膜在介质疵点被击穿对，两
极板问即短路放电产生电弧。在电弧高温作
用下，击穿点周围的金属化极板被迅速蒸发，
在击穿点周围形成一个绝缘区。当绝缘区的
半径达到一定尺寸时，电弧熄灭击穿停止，介
质绝缘恢复，自愈过程即完成。如图2示。
图2a是一只普通金属化膜作的电容量
为3gF的电容器在500V直流电压下自愈击
穿时的自愈点图形。图2b是8 m 金属化膜
在分切过程中赋能的自愈点图形。若是大容
量电容器，如10gF以上的电容器，在高电压
击穿时，击穿电流很大且难以控制，它的能量
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2001年第2期 金属化安全膜防爆电容器 ·25·
远远超过电容器自愈所需的能量，常在自愈
过程中把与自愈点所在介质相邻的多层介质
烧伤，连续发生自愈击穿，自愈声不断 在连
续不断的击穿电弧高温的作用下，局部有机
薄膜软化，使多层介质粘结在一起，导致电容
量损失过大，损耗角正切增加，绝缘电阻降
低，严重者造成电容器短路失效，有极少数产
品甚至会引起爆炸起火。
3．2 金属化安全膜的自愈和防爆机理
金属化安全膜的自愈性与普通金属化膜
的自愈机理基本是相同的。只因金属化安全
膜极板是由微型保险丝将各极板单元连接而
成，使自愈过程与普通金属化膜有了不同之
处。
金属化安全膜的微型保险丝反应非常灵
敏，当任何一个极板单元内发生击穿时，整个
电容器通过击穿点短路放电。强大的电流从
四面八方向击穿点涌来，通过四个微型保险
丝进入击穿点所在的极板单元。当电流达到
一定数值的瞬间四个微型保险丝随即动作，
使击穿点所在的极板单元与电容器极板整体
隔离开。同时和普通金属化膜一样，在击穿点
短路放电的瞬间，在电弧高温作用下击穿点
周围金属化极板被迅速蒸发，形成一个绝缘
区。如图3示。
一一 【a)3 F电容器在500V下的白盘图形 (b)8 m盒属化膜在400V下赋阻的白愈圈形
图2 普通金属化膜自愈图形
一一 (a)阿格状盒属化安全膜自愈图形 (b)T形盎属化安全胰的白愈图形
图3 安全膜自愈图形
由于微型保险丝反应非常灵敏，瞬间即
完成了自愈，及时地阻止了太的涌流进入击
穿点。击穿放电持续时问特别短，不会连续发
生自愈击穿，避免了多层介层大面积烧伤，击
穿点周围的绝缘区面积也很小。如图3示。由
于微型保险丝动作所需的能量较小，在自愈
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·26· 电力电容器 2001年第2期
过程中释放的热量也很少，电容器内部不会
产生高温，所以不会发生连续自愈击穿。即使
绝大多数保险丝都动作了，造成电容器开路
失效(如图4示)，电容器内部也不会产生过
大压力，故障电容器就不会发生爆炸现象，从
而达到防爆的目的。
图4 金属化安垒膜开路失效圉彤
4 金属化安全膜防爆电容器的特点
目前大量生产的金属化薄膜交流防爆电
容器的防爆机构，大多数属于过压力隔离器
一类。当电容器发生击穿故障时，电容器内部
压力增大，使外壳防爆槽伸开或者使顶盖变
形鼓起，将壳内绷紧的连接线拉断，使故障电
容器脱离电源。还有少数厂家用温度保护装
置来实现防爆的。
金属化安全膜防爆电容器与普通金属化
有机薄膜(过压力隔离防爆装置类)防爆电容
器相比较，有如下特点：
4．1 自愈可靠。普通金属化膜的电弱点被击
穿时，特别是大容量电容器这种击穿电流很
大且不能控制时，常在自愈过程中把与自愈
点上下相邻的多层介质烧伤击穿，造成电容
器短路失效。然而金属化安全膜的微型保险
丝反应非常灵敏，自愈可靠。
4．2 金属化安全膜防爆电容器击穿点增加，
损耗角正切减小；耐久性试验结束，tg6上升
不明显。
4．3 安全机构动作可靠。一般过压力防爆装
置对外壳和工艺要求严格。常因工艺有缺陷，
不起防爆作用，引起爆炸。金属化安全膜防爆
电容器是靠微型保险丝熔断后开路失效来完
成防爆任务的。微型保险丝反应快，防爆可
靠。
金属化安全膜也有它的缺点，如：① 因为
需要很多狭窄的绝缘间隙把电极分割成很多
的小方块，这些绝缘间隙占去约5～ 10 的
有救面积，所以成本稍有增加。② 因电极面用
成千上万个微型保险丝连接各极板单元，所
以tg6比锌铝膜稍大一点。③ 价格贵，因制造
技术难度大，当然这也与没有大量推广应用
有关。
5 结束语
有资料介绍认为金属化有机薄膜电容器
发展到今天的安全膜防爆电容器是一个革命
性的进步。使金属化有机薄膜电容器进人一
个新的发展阶段。国内很多厂引进了安全膜
的生产设备，形成了较强的生产能力。安全膜
防爆电容器各厂都作了不少工作，不少厂有
一定量的产品销售市场，并逐年扩大。安全膜
防爆电容器的安全防爆机构变了，技术标准
的有关条款也应作相应的增改。为了促进金
属化安全膜防爆电容器的推广应用，建议有
关部门应组织力量研究安全膜防爆电容器的
有关试验方法和确定合理的失效判据，早日
制订出包括安全膜防爆电容器的有关条款的
技术标准，这样，将会大大地推动安全膜防爆
电容器的发展。

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