一种用于直流支撑电容器上的金属化安全膜的制作方法

一种用于直流支撑电容器上的金属化安全膜
【技术领域】
1.本实用新型涉及安全膜领域，特别涉及一种用于直流支撑电容器上的金属化安全膜。


背景技术：

2.近些年来，国家大力发展柔性直流输电技术，该技术具有谐波大为减弱、无功补偿容量少、不会出现换相失败故障等优点。柔性直流支撑电容器主要应用于柔性直流输电中直流侧整流桥臂模块中，作为储能元件，起到电压支撑、谐波滤波等作用。柔性直流支撑电容器所使用的金属化薄膜可以分为普通金属化薄膜和金属化安全膜两个主要类别。金属化安全膜是在把金属化膜的金属镀层分割成多个小块，小块之间用金属窄的金属镀层连接，一般称之为“保险丝”或“电流门”。使用金属化安全膜生产的电容器具有安全、防爆的特点。
3.根据金属安全膜的特点，既要满足电容器在耐久性试验时容量的稳定性要求，容量变化率一般不超过3％；同时也要满足在破坏性试验中，容量衰减至要求比例以下，且电容器不能发生爆炸。现有技术使用金属化安全膜生产的柔性直流支撑电容器普遍存在着耐久性试验和破坏性试验数据一致性不好的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的旨在解决上述问题而提供一种用于直流支撑电容器上的金属化安全膜，解决现有电容器耐久性不佳，电容储量衰减大，电容量不稳定的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种用于直流支撑电容器上的金属化安全膜，包括第一薄膜和第二薄膜，所述第一薄膜位于所述第二薄膜的上方，所述第一薄膜包括第一基膜，所述第一基膜上设有斜坡式的第一金属镀层，所述第一金属镀层的中部设有第一电容区，所述第一电容区的两侧设有第一安全膜结构；
7.所述第二薄膜包括第二基膜，所述第二基膜上设有斜坡式的第二金属镀层，所述第二金属镀层的中部设有留空部，所述留空部的两侧设有第二安全膜结构，所述第二安全膜的外侧设有第二电容区。
8.优选的，所述第一安全膜结构包括多个第一t型安全带、第一保险丝和第一留空条，相邻两第一t型安全带间设有第三电容区，相邻两第一t型安全带的顶部之间等间距地设有多个第一留空条，相邻两第一留空条之间通过第一保险丝连接。
9.优选的，所述第一基膜包括留边区，所述留边区设于所述第一安全膜结构的两侧，且所述第一t型安全带的底部与所述留边区连接。
10.优选的，所述第一安全膜结构在水平方向的长度占整个第一薄膜在水平方向长度的三分之一至三分之二之间。
11.优选的，所述第一金属镀层为中间厚，且两侧薄的斜坡式结构。
12.优选的，所述第二安全膜结构包括多个第二t型安全带、第二保险丝和第二留空
条，相邻两第二t型安全带间设有第四电容区，相邻两第二t型安全带的顶部之间等间距地设有多个第二留空条，相邻两第二留空条之间通过第二保险丝连接，所述第二t型安全带的底部与所述留空部连接。
13.优选的，所述第二安全膜结构在水平方向的长度占整个第二薄膜在水平方向长度的三分之一至三分之二之间。
14.优选的，所述第二金属镀层为中间薄，两侧厚的斜坡式结构。
15.本实用新型的贡献在于：本实用新型通过设置第一安全膜结构和第一电容区配合，第二安全膜结构和第二电容区配合，在电流较大发生击穿时，第一安全膜结构和第二安全膜结构能够及时动作，保护电容器，防止电容器爆炸，同时，由于是局部安全膜设计，局部保险丝的断裂，对整个电容器容量影响相对较小，能够延长电容器的寿命，保证电容器容量的稳定，通过设置斜坡式的第一金属镀层和第二金属镀层，使得第一安全膜结构和第二安全膜结构中的保险丝所对应位置的金属镀层厚度适中，在电流较大时才会触发安全膜，普通电流则不会引发保险丝动作，进一步保证了电容器耐久性和防爆性能的一致性，在确保电容器防爆性能的同时，也能够确保其电容损失不会过大。
【附图说明】
16.图1是本实用新型第一薄膜的结构示意图；
17.图2是本实用新型第一薄膜的厚度分布侧视图；
18.图3是本实用新型第二薄膜的结构示意图；
19.图4是本实用新型第二薄膜的厚度分布侧视图
20.图5是本实用新型第一薄膜和第二薄膜叠卷前的结构示意图；
21.其中：第一薄膜10、第一基膜11、留边区111、第一金属镀层12、第一电容区13、第一安全膜结构14、第一t型安全带141、第一保险丝142、第一留空条143、第三电容区144；
22.第二薄膜20、第二基膜21、第二金属镀层22、留空部23、第二安全膜结构24、第二t型安全带241、第二保险丝242、第二留空条243、第四电容区244、第二电容区25。
【具体实施方式】
23.下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不构成任何限制。
24.如图1-5所示，一种用于直流支撑电容器上的金属化安全膜，包括第一薄膜10和第二薄膜20，所述第一薄膜10位于所述第二薄膜20的上方，所述第一薄膜10包括第一基膜11，所述第一基膜11上设有斜坡式的第一金属镀层12，所述第一金属镀层12的中部设有第一电容区13，所述第一电容区13的两侧设有第一安全膜结构14；
25.所述第二薄膜20包括第二基膜21，所述第二基膜21上设有斜坡式的第二金属镀层22，所述第二金属镀层22的中部设有留空部23，所述留空部23的两侧设有第二安全膜结构24，所述第二安全膜的外侧设有第二电容区25。
26.金属化安全膜结构主要是由第一薄膜10和第二薄膜20叠卷形成的一种内串结构薄膜，在第一薄膜10和第二薄膜20均是由基膜和金属镀层构成，具体的，第一薄膜10由第一基膜11和第一金属镀层12构成，在第一基膜11上设置了中间厚，两边薄的斜坡式第一金属
镀层12，第一金属镀层12是由两块区域组成的，中间为第一电容区13，两侧对称设置有第一安全膜结构14，第一安全膜结构14在水平方向所占的长度为整个第一薄膜10长度的三分之一到三分之二之间，第一安全膜结构14并没有占据整个第一金属镀层12，且第一安全膜结构14内设置有多个第三电容区144，之所以这么设计，是为了防止第一薄膜10在被电流自愈击穿时，第一保险丝142能够及时动作，发生熔断，起到保护电容器的作用，防止电容器发生爆炸，同时，因为是局部的安全膜设计，局部第一保险丝142的断裂，对整个电容器容量的影响相对较小，能够延长电容器的寿命，保证电容器的电容量不会损失过多，维持在标准范围内。同理，第二薄膜20的作用与第一薄膜10的工作原理类似，下面统一进行描述。
27.具体的，如图3所示，电流从第二薄膜20的两侧进入，当电流过大时，电流先后经过第二电容区25和第二保险丝242后来到第四电容区244，在第四电容区244中容易发生电流的自愈击穿第二薄膜20的情况，导致击穿后的电流再对与之叠卷的第一薄膜10造成击穿，导致电容器薄膜无法正常工作，此时第二保险丝242就起到了隔绝电流的作用，具体的，由于第二保险丝242宽度较小，过大的电流在经过第二保险丝242时会产生较大的热量，会瞬间将第二保险丝242上的金属镀层蒸发，这就导致电流不能继续进入第四电容区244，不会继续发生击穿的问题，同时由于第二t型安全带241将第二安全膜结构24分为了多个区域，即使在使用过程中出现电流过大导致击穿的情况，也只会使得部分第四电容区244被击穿，对于整个薄膜的电容量影响不会太大，电容量的损失能够控制在3％以内，确保了电容器的稳定工作。
28.再者，第二金属镀层22采用的是中间薄，两侧厚的斜坡式设计，将图3与图4对比可以发现，第二保险丝242所处的位置属于金属镀层较厚的区域，也就是金属镀层厚度适中的位置，第二保险丝242一般会在电流自愈能力较大的时候才会熔断，普通电流的自愈则不会引发保险丝动作，进一步保证了电容器耐久性和防爆性能的一致性，在确保电容器防爆性能的同时，也能够确保其电容损失不会过大。
29.第一薄膜10的工作原理与第二薄膜20类似，只是第一薄膜10的两侧设置了留边区111，电流不能通过两侧进入第一薄膜10，只能通过第二薄膜20的中部位置进入第一薄膜10，然后向两侧的第一安全膜结构14流通，当电流过大时，第一安全膜结构14的第一保险丝142熔断，起到了保护第一薄膜10的作用，其作用原理与第二薄膜20类似，这里不再赘述。
30.第一安全膜结构14和第二安全膜结构24的长度所占第一薄膜10和第二薄膜20的长度区间均为三分之一至三分之二，拿第一安全膜结构14为例，当第一安全膜结构14所占的比例过大时，会导致中间第一电容区13的面积减小，长时间的使用中，两侧第一安全膜结构14中的第三电容区144发生自愈击穿触发第一保险丝142的熔断，导致很多第三电容区144失效，不能继续储存电容，由于第一电容区13所占的面积过小，会导致电容器最终的电容储量会低于国际标准，导致电容器不达标，若第一安全膜结构14所占的比例过小，则第一电容区13容易出现电流自愈击穿的情况，第一安全膜结构14不能很好的起到保护第一薄膜10的作用。同理第二安全膜结构24长度远离与第一安全膜结构14一致。
31.本实用新型通过设置第一安全膜结构14和第一电容区13配合，第二安全膜结构24和第二电容区25配合，在电流较大发生击穿时，第一安全膜结构14和第二安全膜结构24能够及时动作，保护电容器，防止电容器爆炸，同时，由于是局部安全膜设计，局部保险丝的断裂，对整个电容器容量影响相对较小，能够延长电容器的寿命，保证电容器容量的稳定，通
过设置斜坡式的第一金属镀层12和第二金属镀层22，使得第一安全膜结构14和第二安全膜结构24中的保险丝所对应位置的金属镀层厚度适中，在电流较大时才会触发安全膜，普通电流则不会引发保险丝动作，进一步保证了电容器耐久性和防爆性能的一致性，在确保电容器防爆性能的同时，也能够确保其电容损失不会过大。
32.更进一步的说明，所述第一安全膜结构14包括多个第一t型安全带141、第一保险丝142和第一留空条143，相邻两第一t型安全带141间设有第三电容区144，相邻两第一t型安全带141的顶部之间等间距地设有多个第一留空条143，相邻两第一留空条143之间通过第一保险丝142连接。
33.多个第一t型安全带141将金属镀层分隔为多个第三电容区144，使得电流击穿不会在第一电容区13发生，第一t型安全带141的顶部间设置了多个第一留空条143，第一留空条143之间设置了第一保险丝142，第一保险丝142起到了连通第一电容区13和第三电容区144的作用，电流通过第一保险丝142流入第三电容区144，当电流过大时，第三电容区144中会发生电流自愈击穿的情况，由于第一保险丝142宽度有限，强电流流过第一保险丝142时会产生较大的热量，从而使得第一保险丝142蒸发熔断，从而使得发生击穿区域的保险丝熔断后无电流进入，确保击穿能够在极端的时间内停止，避免电容器不能正常工作。
34.更进一步的说明，所述第一基膜11包括留边区111，所述留边区111设于所述第一安全膜结构14的两侧，且所述第一t型安全带141的底部与所述留边区111连接。
35.留边区111是根据电压强度决定的，留边区111的设置能够避免电流直接从第一t型安全带141的底部进入第三电容区144，电压强度越高，留边区111的宽度设置的越大，放置强电场击穿空气从第一t型安全带141的底部进入第三电容区144。
36.更进一步的说明，所述第一安全膜结构14在水平方向的长度占整个第一薄膜10在水平方向长度的三分之一至三分之二之间。
37.第一安全膜结构14所占比例过高，则会导致第一电容区13的面积过小，长时间使用下，由于第三电容区144击穿的累计，会导致失效面积越来越多，导致电容器的存储量大大减小，导致电容量不达标，若第一安全膜结构14所占比例过小，则会导致第一电容区13极易发生电流击穿的情况，第一安全膜结构14不能很好的保护第一电容区13，导致电容器不能正常使用。
38.更进一步的说明，所述第一金属镀层12为中间厚，且两侧薄的斜坡式结构。
39.更进一步的说明，所述第二安全膜结构24包括多个第二t型安全带241、第二保险丝242和第二留空条243，相邻两第二t型安全带241间设有第四电容区244，相邻两第二t型安全带241的顶部之间等间距地设有多个第二留空条243，相邻两第二留空条243之间通过第二保险丝242连接，所述第二t型安全带241的底部与所述留空部23连接。
40.更进一步的说明，所述第二安全膜结构24在水平方向的长度占整个第二薄膜20在水平方向长度的三分之一至三分之二之间。
41.第二t型安全带241、第二保险丝242和第二留空条243作用与第一t型安全带141、第一保险丝142和第一留空条143类似，第二安全膜结构24长度所占比例与第一安全膜结构14长度所占比例一致，这里就不在赘述。
42.更进一步的说明，所述第二金属镀层22为中间薄，两侧厚的斜坡式结构。
43.尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但本实用新型的保护范围并不局
限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本实用新型的权利要求范围内。