1概況隨著各類家電產品安全性指標的提高,金屬化安全膜(以下簡稱安全膜)防爆電容器得到較快地發展產品設計更加合理,生產工藝技術更加完善,產品質量得到很大的提高,品種也日漸多,應用領域也逐步擴大但總的來看這項新技術還沒有得到應有的推廣。原因之一是材料來源主要依靠進口,價格較貴在90年代初國內有不少廠家在引進真空鍍膜設備時也引進了安全膜生產系統由于各種原因現在只有少數幾家工廠還有少量生產。價格也較貴原材料價格較貴導致產品成本高,影響了推廣應甩另一個原因是至今還沒有一個適合安全膜交流電容器特點的技術標準?,F有的交流電容器標準中的試驗方法都是針對普通金屬化膜交流電容器而制訂的。有些試驗項目的試驗方法,如安全試驗、自愈性試驗等,對安全膜防爆電容器是不適合的為尋求合適的試驗方法,我們對安全試驗和自愈性試驗方法都進行了多次試驗本文主要對自愈性試驗方法進行討論。
2目前國內外安全膜防爆電容器自愈性試驗方法21目前國外安全膜防爆電容器自愈性試驗方法歐美是開展安全膜研究較早的地區,但至今還沒有推廣應用,僅在特殊安全要求的產品中使用。也未見到包含有安全膜防爆電容器內容條款1的2001-02第一版中也沒有關于安全膜防爆電容器內容的條款。
目前日本安全膜在交流電容器中用得較多,并在《電氣設備用電容器》標準JIS-C- 1995版中加了關于安全膜防爆電容器內容的條款,如耐久性試驗自愈性試驗安全試驗等試驗方法及失效判據作了詳細的規定(詳見JE-C-4908- 1997及EC252中自愈性試驗是用交流電壓第一步是力卩1 737交流電壓保持60sJE-C-4908-1995標準中,自愈性試驗也是加1757n交流試驗電壓但只保持1s而不是60s也有些日本公司不執行JE-C- 4908-1995標準而是用自己公司制訂的試驗方法作安全膜防爆電容器的自愈性試驗如用1交流試驗電壓保持60s而不是1 75Un他們有一個共同特點,還是用交流電壓作試驗。
2目前國內安全膜防爆電容器自愈性試驗方法十幾年來經過國內廣大工程技術人員的研究、創新,設計出了新的安全膜圖形,不斷完善生產工藝,生產出了可靠開路失效的優質的安全膜防爆電容器,且己廣泛應用于冰箱空調、洗衣機等家電產品及其它電氣設備中。金屬化安全膜防爆電容器可靠開路失效的優點己被近幾年市場大量應用所證實,成為交流電容器中一個獨特的新品種但至今還沒有制訂出適合安全膜防爆電容器特性的技術標準,目前國內仍執行的GB3667-1997(IEC252)標準自愈性試驗仍用交流試驗電壓1997標準規定自愈性試驗情況1用交流電壓自愈性試驗情況隨著安全膜防爆電容器應用范圍的擴大及其產量的加,在生產過程中產品質量鑒定用戶進廠檢驗等,都要作自愈性試驗因為國內還沒有包含有安全膜防爆電容器內容的標準,試驗都執行GB3667-安全膜防爆電容器是一項新技術我們對自愈性試驗作過多次,試驗中也發現了一些情況,如同樣是自愈擊穿5次,電容量的損失相差較大在交流高電壓下自愈擊穿5次的電容量損失要大于交流低電壓下自愈擊穿5次的電容量損失值為說明問題將CBB65D型400V,50F自愈性試驗數據列于表1為了探討合理的自愈性試驗方法,又用相同厚度和相同寬度即厚Tm寬75mm的安全膜作容器,分成兩組施加不同的交流電壓,即A組施加800VAC電壓,B組施加900VAC電壓;同時用相同厚度不同寬度的安全膜作成相同電壓相同電容量即400VAC,50F的電容器。施加相同的交流電壓,觀察隨著施加電壓時間的延長電容量的變化情況也即電容器極板中流動的交流電流大小對電容量變化的影響如所示表1執行GB3667-1997規定試驗數據表序號試前試后自愈擊穿5次時交流電壓VAC測量頻率1000Hz安全膜防爆電容器在交流高壓下電容量隨時間變化曲線400VAC,50tF電容器施加800VAC,電壓電容量隨時間變曲線;400VAC,50電容器施加80WAC電壓,電容量隨時間變化曲線;400VAC,5飲F電容器施加900VAC電壓,電容量隨時間變化曲線;32對上述試驗結果的分析321安全膜防爆電容器的自愈機理在對試驗數據分析之前先簡單介紹一下安全膜的自愈機理安全膜極板結構圖案有多種,這里以網格狀結構為例進行說明。
成相同電壓和相同電容量即的電pUbShifg通金屬化膜的的自愈機理是是金屬化膜介質fkinet點被擊穿時,電容器通過擊穿點短路放電,擊穿點周圍的金屬化層極板被迅速蒸發掉,形成一個絕緣區,直到絕緣區的半徑達到電弧熄滅的尺寸時,介質絕緣恢復,自愈過程即完成如a所示安全膜自愈機理與普通金屬化膜的自愈機理基本相同,只因安全膜的極板是由微型保險絲將各極板單元相互連接而成,使自愈過程和普通金屬化膜有了不同之處a普通金屬化膜自愈圖形b網格狀安全膜自愈圖形金屬化膜自愈圖形安全膜的微型保險絲反應非常靈敏當任何中曲線1和曲線3是用相同厚度和相同寬度的安全膜制作的相同額定電壓額定電容量一個極板單元發生擊穿時,整個電容器通過擊穿點短路放電強大的電流從四面八方向擊穿點涌來,通過四個微型保險絲進入擊穿點所在的極板單元當電流達到一定數值的瞬間,微型保險絲即動作使擊穿點所在的極板單元與電容器極板整體隔離開,自愈過程即完成在此過程中,和普通金屬化膜一樣,在短路的瞬間,擊穿點周圍的金屬化極板被迅速蒸發掉,形成一個直徑較普通金屬化膜絕緣區直徑小很多的絕緣區如b所示。
322表1數據和曲線的分析表1數據表明,6只試驗樣品中,發生第5次自愈擊穿時電壓高的樣品電容量損失大,超過了標準規定不大于0 5%的數值,如1和3.反之發生第5次自愈擊穿時電壓低的樣品,電容量損失很小,如6同樣是自愈擊穿5次,電容量損失只有0 0%.這是因為當電容器的極間施加交流電壓時,電容器內有交流電流通過,隨著交流電壓升高,流經電容器的交流電流成比例地大標準規定電容器最大允許運行電流為1 175Un耐壓試驗最多允許60s當電容器內的電流接近或超過21,并持續一定時間時,微型保險絲就可能動作。施加的電壓越高,通過電容器的電流就越大,微型保險絲動作的數量越多,電容量損失也越大同理發生第5次自愈擊穿時的電壓越高,電容量損失值中由微型保險絲動作所引起的電容量損失值的比例也越大所以說用交流電壓作安全膜防爆電容器自愈性試驗,電容量變化數不能反映即400VAC,5屮F的樣品,施加不同交流電壓,電容量隨著施加電壓時間的延長的變化曲線。
的電流也為2/b曲線3是施加900VAC即225Un,通過電容器電流也為2251n曲線1施加電壓23mn電容量損失不到10%曲線3施加電壓10min電容量損失接近50%,到29mh時電容量己接近零值曲線2是用相同厚度,但寬度比曲線1樣品寬25mm的安全膜制成的相同額定電壓、相同電容量即400VAC,50F的樣品,施加與曲線1樣品相同的電壓800VAC即27n因為電容器芯子是無感卷繞,曲線2樣品的極板有效寬度是曲線1樣品有效寬度的137倍,雖然施加電壓相同,但在安全膜單位長度上的電流卻加了367%,也即是靠近噴金層一側的微型保險絲上通過的電流比曲線1樣品靠近噴金層一側微型保險絲中通過的電流多36 7%.當施加電壓23min時電容量下降接近46% 3條曲線同樣反映出隨著電容器中電流的加,因微型保險絲動作數量加,導致電容量下降值也不斷大綜上所述,用交流電壓作金屬化安全膜交流電容器自愈性試驗結果中,電容量下降的數值是由5次自愈擊穿導致的電容量損失和在交流高電壓下微型保險絲動作引起的電容量損失值之和。
出安全膜防爆電容器的自愈特性,因此提出用直流電壓作安全膜防爆電容器自愈性試驗4直流電壓作自愈性試驗41直流電壓能真實反映出自愈特性自愈性試驗是考核金屬化電容器的自愈特性,同時也是對介質絕緣強度的考核。安全膜極板結構和普通金屬化膜極板不同,使自愈性機理既有相同之處,又有不同之處極板結構不同試驗方法也應作相應的改變為排除交流電壓在試驗中電容器有交流電流引起微型保險絲動作導致電容量下降,使試驗不能反映出真實的自愈特性而用直流電壓作安全膜防爆電容器的自愈性試驗,僅在電容器施加電壓升壓時或放電時瞬間有充電或放電電流,因電流持續時間很短,不能引起微型保險絲動作,只有在自愈擊穿時微型保險絲才能動作。所以用直流電壓作安全膜防爆電容器自愈性試驗,才能真實地反映出自愈特性為使直流電壓試驗嚴酷度接近交流電壓,將GB3667- 1997標準的交流電壓規定值均乘以1,如1.175Un和1.35.Un等數值作為直流電壓指標。
2直流電壓試驗裝置對直流試驗裝置的要求是,能提供飛。
35.Un直流試驗電壓,并能承受自愈擊穿時的瞬時短路電流的能力電路原理如所示43直流電壓作自愈性試驗流電壓保持60s如果在這一時間內發生的自愈性擊穿數少于5次,則應將電壓以每分鐘不超過200V的速度升高,直至從試驗開始發生5次自愈(上接第33頁)作為紅外測溫診斷技術人員在發現小溫差的設備發熱的情況時,要認真分析,判斷其內部故障的可能1性對設備的發熱情況要結合測溫時的實際環境和設備的實際運行方式進行分析。
加強紅外測試人員對一次設備的原理及內部結構情況的技術培訓,只有使紅外測試人員對設備的原理及內部構造熟悉了,才能在紅外測試工作中做到有的放矢,才能在對設備故障的分性擊穿或電壓達到2.3 5.Un最高值此后,電壓降至發生5次自愈擊穿時電壓的0 8倍或電壓最高值的08倍,并保持10s在此期間,允許在每臺電容器中再發生一次自愈擊穿。
5建議通過對安全膜防爆電容器的自愈性所作的多次試驗,以及試驗結果的整理分析,認為由于在交流高電壓下安全膜微型保險絲動作導致一定數量的電容量損失,不能真實地反映出自愈特性,而用直流電壓作自愈性試驗不論直流電壓多高,電容器中沒有電流通過,微型保險絲只在自愈擊穿時動作,這才能真實的反映出安全膜防爆電容器的自愈特性建議在修訂金屬化交流電容器標準時,對自愈性試驗加入適合安全膜試驗方法的內容。
高鵬(1976-),男,湖北鄖縣人,工程師,從事安全膜防爆電容器和新型電容器的設計,開發工作。
張自魁(1967-),男,河南??h人,從事電容器開發,設計及工藝管理工作。
許峰(1971-),男,湖北安陸市人,主管技術開發工作。
高儒昌(1935-),男,湖北鄖縣人,高級工程師,從事金屬化電容器的研宄和應用。
析中準確判斷設備的缺陷原因有效的總結己發現的內部缺陷的情況,得出經驗,在紅外測溫工作中利用總結的經驗舉一反三,為電網的安全運行提供技術保障張建軍:(1971-),男,河北唐山人,工程師,從事諧波監測及紅外測溫診斷工作。
王輝(1963-),男,河北唐山人,主管紅外測溫診斷工作。