畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-自愈式電力電容器的制造工藝研究.doc

III自愈式電力電容器的制造工藝研究摘 要EHV（超高壓）電力電子設(shè)備制造工藝水平，是衡量一個(gè)企業(yè)是否具有先進(jìn)性，是否具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是否能不斷領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)者的重要指標(biāo)依據(jù)。隨著我國(guó)自愈式電力電容器市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)勢(shì)必成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。了解國(guó)內(nèi)外自愈式電力電容器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢(shì)對(duì)于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分關(guān)鍵。本文主要研究分析BKMJ系列自愈式電力電容器的制造工藝來(lái)說(shuō)明制造工藝在電力電容器性能上的重要性。分析了電容器從選膜，卷繞方式，真空處理等環(huán)節(jié)在控制上所應(yīng)該注意的問題。關(guān)鍵詞：EHV，制造工藝，自愈式，電力電容器The Research and Manufacturing processes of Self-healing Power CapacitorsABSTRCTEHV power electronic equipment manufacturing process, is a measure of whether a company has advanced, the availability of market competitiveness, it will keep ahead of competitors based on key indicators. As Chinas market, self-healing power capacitors the rapid development of related core production technology enterprises and R & D will become the focus of the industry. Understanding of domestic self-healing power capacitor core technology R & D trends in production, process equipment， technology applications and trends in product specifications for the enterprises to enhance and improve the market competitiveness is critical. In this paper, analysis BKMJ Series self-healing power capacitors the manufacturing process to illustrate the performance of manufacturing processes on the importance of power capacitors. Analysis of the capacitor from the choice of film, winding way, the vacuum treatment in the control on the part of the problem should be noted.KEYWORDS: EHV, manufacturing processes, self-healing, power capacitors目 錄摘 要IABSTRCTII1 緒論11.1 自愈式電力電容器的發(fā)展現(xiàn)狀11.2 電容的制造工藝發(fā)展21.3 我國(guó)電力電容器制造行業(yè)的發(fā)展21.4 本章小結(jié)42 自愈式電力電容器簡(jiǎn)介52.1 自愈式電力電容器定義52.2 自愈式電力電容器的特點(diǎn)52.3 電力系統(tǒng)中電容器的作用62.4 電力電容器的作用及運(yùn)行原理62.4.1 電力電容器的作用62.4.2 電容器補(bǔ)償裝置的允許運(yùn)行方式72.4.3 電容器補(bǔ)償裝置運(yùn)行的基本要求：72.4.4 電力電容器的運(yùn)行方式：82.5 自愈式低壓并聯(lián)電力電容器的分析92.5.1 自愈式低壓并聯(lián)電力電容器新舊工藝對(duì)比92.5.2 目前自愈式電力電容器制造工藝缺陷92.6 本章小結(jié)103 工藝原理及控制113.1 工藝簡(jiǎn)介113.2 電容器芯子卷制的原理及控制113.3 端面噴金的原理及控制163.4 芯子賦能原理173.5 芯子端面引線焊接控制183.6 熱處理的原理及選擇193.7 真空浸油處理203.8 真空封裝的原理及控制213.9 電容器的組裝設(shè)計(jì)223.10 電容器成品測(cè)試233.11 產(chǎn)品安全要求233.12 本章總結(jié)244 總結(jié)與展望254.1 實(shí)踐總結(jié)254.2 行業(yè)展望25致 謝26參考文獻(xiàn)2727自愈式電力電容器的制造工藝研究1 緒論1.1 自愈式電力電容器的發(fā)展現(xiàn)狀隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及家電的普及，我國(guó)的電容器行業(yè)得到了空前發(fā)展，從數(shù)量上、質(zhì)量上、服務(wù)上、滿足了電子整機(jī)及家用電器發(fā)展的需要，并帶動(dòng)了相關(guān)的材料行業(yè)、設(shè)備行業(yè)、儀表行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)已成為全球電容器生產(chǎn)大國(guó)。從銷售額來(lái)看，電容器的生產(chǎn)主要集中在日本、中國(guó)內(nèi)地和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，我國(guó)已成為全球電容器產(chǎn)品僅次于日本的生產(chǎn)大國(guó)。從數(shù)量來(lái)看，自改革開放以來(lái)，日本、韓國(guó)及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)將電容器制造業(yè)轉(zhuǎn)向中國(guó)內(nèi)地，世界電子信息整機(jī)制造業(yè)在中國(guó)內(nèi)地設(shè)廠，跨國(guó)公司在中國(guó)內(nèi)地采購(gòu)，我國(guó)已成為世界上電容器生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)整機(jī)生產(chǎn)所需的電容器有較大增長(zhǎng)，我國(guó)越來(lái)越成為全球電容器消費(fèi)的重要市場(chǎng)。電容器行業(yè)在2006年2010年期間存在較大的發(fā)展空間。電力電容器是一種重要的基礎(chǔ)工業(yè)產(chǎn)品，他是電力系統(tǒng)并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償、諧波濾波裝置的核心器件，主要由電容器組成的電容式電壓互感器在高壓電力系統(tǒng)的電能計(jì)量、電壓測(cè)量、繼電保護(hù)和自動(dòng)控制等方面發(fā)揮著重要作用，儲(chǔ)能和脈沖電容器還在國(guó)防裝備和科研試驗(yàn)中有著重要用途。改革開放30年來(lái)，我國(guó)的電力電容器制造業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，通過(guò)大量的科學(xué)研究實(shí)踐活動(dòng)和學(xué)習(xí)、消化吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)從根本上擺脫了大量進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品的局面，逐步發(fā)展成為世界上的電容器生產(chǎn)國(guó)。隨著改革開放的深入發(fā)展， 國(guó)際著名的電力電容器生產(chǎn)企業(yè)ABB公司、美國(guó)的庫(kù)柏公司和日本的日新電機(jī)公司紛紛來(lái)我國(guó)建立合資公司， 這一方面增大了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，同時(shí)也帶來(lái)了先進(jìn)的電力電容器制造技術(shù)，客觀上促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)品牌電容器技術(shù)的發(fā)展。國(guó)產(chǎn)電容器發(fā)展的核心是介質(zhì)材料的進(jìn)步，固體介質(zhì)經(jīng)歷了由電容器紙聚丙烯薄膜和紙復(fù)合全薄膜的發(fā)展過(guò)程，液體浸漬劑經(jīng)歷了礦物油硅油/烷基苯二芳基乙烷卞基甲苯的發(fā)展過(guò)程，現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)品牌電容器所用介質(zhì)材料與國(guó)際先進(jìn)水平的電容器所用材料是同類的。目前，國(guó)產(chǎn)電容器生產(chǎn)所用設(shè)備在國(guó)際上也屬一流的，關(guān)鍵設(shè)備都是全自動(dòng)的，生產(chǎn)環(huán)境的凈化條件甚至比國(guó)外要求更高；目前國(guó)產(chǎn)電容器的技術(shù)性能與國(guó)外先進(jìn)水平基本相當(dāng)，但在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上，除個(gè)別產(chǎn)品與國(guó)外先進(jìn)水平比較接近外，大多數(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平有較大差距。電容器業(yè)必須適應(yīng)新環(huán)境，新的電子信息整機(jī)、家用電器、通信設(shè)備等的不斷出現(xiàn)，為電容器行業(yè)帶來(lái)機(jī)遇，電容器企業(yè)應(yīng)順應(yīng)市場(chǎng)變化，搞好市場(chǎng)運(yùn)作，不斷推出適應(yīng)不同整機(jī)要求的產(chǎn)品，才能做強(qiáng)。1.2 電容的制造工藝發(fā)展大約1978年，制造電力電容器仍然使用包含PCB的介質(zhì)注入技術(shù)。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，PCB是有毒的，這種有毒的氣體在燃燒時(shí)會(huì)釋放出來(lái)。這些電容器不再被允許使用并且必須處理，它們必須被送到處理特殊廢料的焚化裝置里或者深埋到安全的地方。包含PCB的電容器有大約30 W/kvar的功率損耗值。 電容器本身由鍍金屬紙板做成。由于這種電容被禁止使用，一種新的電容技術(shù)被開發(fā)出來(lái)。為了滿足節(jié)能趨勢(shì)的要求，發(fā)展低功耗電容器成為努力的目標(biāo)。新的電容器是用干燥工藝或是用充入少量油( 植物油)的技術(shù)來(lái)生產(chǎn)的?，F(xiàn)在用鍍金屬塑料薄膜（即金屬化聚丙烯膜）代替鍍金屬紙板。因此新電容充分顯示出了其環(huán)保的特性，并且功耗僅為0.3 W/kvar。這表明改進(jìn)后使功耗降至原來(lái)的1/100。目前低壓電容器大多數(shù)都是金屬化聚丙烯膜的，不同的產(chǎn)品的主要區(qū)別有以下幾點(diǎn)：1) 連接方式ABB、NOKIAN（諾基亞）的低壓電容器的結(jié)構(gòu)與高壓電容器相仿，采用的是內(nèi)部多只電容器并聯(lián)，然后放到一個(gè)鋼制外殼中。施耐德的低壓電容器為塑料外殼，每只容量較小，但是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以組合，外部并聯(lián)。KBR、EPCOS、INPower、FRKAO等德國(guó)品牌，單只容量大，放置到鋁罐中，單只電容器的同相中沒有串聯(lián)或并聯(lián)。2) 絕緣方式ABB、NOKIAN（諾基亞）的低壓電容器的箱體內(nèi)填充的絕緣材料是蛭石。意大利DUCATI督凱提、部分國(guó)產(chǎn)電容器的內(nèi)部填充的絕緣材料為礦物質(zhì)油。EPCOS、Frako等為惰性氣體。KBR的電容器為環(huán)氧樹脂澆筑加惰性氣體。3) 場(chǎng)強(qiáng)的設(shè)計(jì)用一句大白話，就是在設(shè)計(jì)電容器時(shí)，用的膜越厚，電容器越安全，但是弊端就是體積大，成本高。容器的質(zhì)量主要在使用上要注意通風(fēng)和散熱，注意電壓要匹配，電容柜內(nèi)元件要選擇耐高溫的元件。1.3 我國(guó)電力電容器制造行業(yè)的發(fā)展改革開放初期，我國(guó)電容器行業(yè)生產(chǎn)廠僅有30多家，所謂“定點(diǎn)企業(yè)”有18家，電力電容器綜合產(chǎn)量為7.71106 kvar。到2008年，生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到100多家(其中年產(chǎn)量1106 kvar以上規(guī)模的較大企業(yè)34家，中外合資企業(yè)4家，各類領(lǐng)頭企業(yè)6家) ，電力電容器綜合產(chǎn)量達(dá)3.1397108 kvar，綜合產(chǎn)量為改革開放初期的40.7倍。表1-1列出了各類電力電容器產(chǎn)品在各個(gè)發(fā)展階段的年產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。表1-1 各類電力電容器產(chǎn)品年產(chǎn)量增長(zhǎng)情況類型年份20081980199020002005殼式高壓并聯(lián)及濾波電容器/萬(wàn)kvar193430865424010802集合式及箱式電容器/萬(wàn)kvar-336914191141高壓自愈式電容器/萬(wàn)kvar-513027低壓箔式電容器/萬(wàn)kvar192993-低壓自愈式電容器/萬(wàn)kvar-7636940757542電容式電壓互感器/臺(tái)13379852471377122139電容器全品種綜合容量/萬(wàn)kvar771103961911334631397從表1-1可以看出：2008年與1980年相比，殼式高壓并聯(lián)及濾波電容器產(chǎn)量增長(zhǎng)到56倍；集合式及箱式電容器容量從零發(fā)展到1141萬(wàn)kvar；在低壓并聯(lián)電容器領(lǐng)域，先進(jìn)的自愈式電容器完全取代了傳統(tǒng)的箔式電容器。尤其是電容式電壓互感器(CVT) ，則從發(fā)展初期的年產(chǎn)133臺(tái)，逐步發(fā)展到成長(zhǎng)期和成熟期， 目前年產(chǎn)量已達(dá)到22 139臺(tái)，增長(zhǎng)到166倍，應(yīng)用范圍覆蓋到35 kV1000 kV電壓等級(jí)，在110220 kV范圍，市場(chǎng)占有率為80%以上，在3301000 kV的超高壓和特高壓領(lǐng)域市場(chǎng)占有率為100%，在我國(guó)電力系統(tǒng)的電能計(jì)量、電壓測(cè)量、繼電保護(hù)和自動(dòng)控制等方面發(fā)揮著重要的作用。近年來(lái)，我國(guó)電力電容器制造業(yè)的工藝裝備水平有了大幅度提升，廣泛采用了國(guó)際上最先進(jìn)的全自動(dòng)卷制機(jī)、全自動(dòng)真空浸漬設(shè)備以及國(guó)際一流的電容器心子生產(chǎn)線，有的還采用了機(jī)器人焊接箱殼、機(jī)器人噴漆等先進(jìn)設(shè)備和工藝，使電容器的質(zhì)量水平有了明顯提高。過(guò)去多年困擾著制造企業(yè)和用戶的老大難問題電容器的滲漏油問題得到了基本解決。國(guó)內(nèi)企業(yè)的工藝裝備總體上說(shuō)已達(dá)到了國(guó)際一流水平，這一方面是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的促進(jìn)作用，同時(shí)也有中外合資企業(yè)的帶動(dòng)作用。電容器制造裝備的進(jìn)步也帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，我國(guó)電力電容器行業(yè)走過(guò)了大量從國(guó)外進(jìn)口設(shè)備到廣泛采用具有同樣技術(shù)水平的國(guó)產(chǎn)設(shè)備的路子。過(guò)去，制造廠僅提供電容器單元散件，由用戶組裝成套；現(xiàn)在，電容器制造企業(yè)提供的是整體解決方案、完整成套產(chǎn)品和全過(guò)程的技術(shù)服務(wù)。1.4 本章小結(jié)在了解了自愈式電力電容器在國(guó)際國(guó)內(nèi)的大概情況后明顯發(fā)現(xiàn)感覺到我們的不足，況且能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的歷史充分說(shuō)明，能源與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展存在著極為密切的關(guān)系。我們只有在充分利用了我們目前所擁有的資源，然后再去創(chuàng)造出更多的財(cái)富，這樣我們才能走的更高更遠(yuǎn)，而電力電容器在電力行業(yè)的作用是無(wú)可替代的，用電力電容器來(lái)提高電能質(zhì)量這是一條不可逾越的路。2 自愈式電力電容器簡(jiǎn)介2.1 自愈式電力電容器定義自愈式電容器采用單層聚丙烯膜做為介質(zhì)，表面蒸鍍了一層薄金屬作為導(dǎo)電電極。當(dāng)施加過(guò)高的電壓時(shí)，聚丙烯膜電弱點(diǎn)被擊穿，擊穿點(diǎn)阻抗明顯降低，流過(guò)的電流密度急劇增大，使金屬化鍍層產(chǎn)生高熱，擊穿點(diǎn)周圍的金屬導(dǎo)體迅速蒸發(fā)逸散，形成金屬鍍層空白區(qū)，擊穿點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)絕緣。 因此，這種可以自動(dòng)恢復(fù)的電容，即稱為所謂自愈式電容器。2.2 自愈式電力電容器的特點(diǎn)多年來(lái)，低壓側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償，大量采用油浸紙介電容器。這種電容器體積大、損耗高、成本高，而且爆炸、鼓肚、漏油現(xiàn)象嚴(yán)重，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的要求。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的自愈式低壓并聯(lián)電力電容器，是以電工級(jí)的聚丙烯膜為介質(zhì)，單面蒸鍍一層金屬膜為極板，采用無(wú)感卷繞法形成元件，在其兩端面噴涂金屬，將極板引出作為電極。元件是電容器的主體，也是電容器的關(guān)鍵。根據(jù)容量的要求，將一定數(shù)量的元件用導(dǎo)線組合起來(lái)，經(jīng)過(guò)絕緣處理，加裝防爆裝置后，置于一個(gè)殼體中，再經(jīng)過(guò)一定的工藝加工就成為單臺(tái)的電容器。電容器應(yīng)當(dāng)有放電器件，當(dāng)電容器從電源脫開后，它能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把電容器上剩余電壓降低到零，以保證維護(hù)人員的人身安全和防止重復(fù)投切時(shí)電壓疊加造成電容器過(guò)電壓。 自愈式低壓并聯(lián)電力電容器盡管有自愈功能，比較安全可靠，但仍存在自愈失敗的情況，造成元件絕緣水平降低，甚至短接，產(chǎn)生鼓肚、爆裂等個(gè)別情況。為解決這一現(xiàn)象，不同廠家采用了不同的防爆措施。1) 壓差防爆裝置 當(dāng)電容器的某一元件絕緣程度下降時(shí)，必然產(chǎn)生超常熱量，內(nèi)壓增大，使電容器外殼變形，膨脹，機(jī)械位移把防爆片(線)拉斷。由于電源通過(guò)防爆片與電容器元件相接，防爆片斷開等于電源脫開，防爆效果決定于防爆片的設(shè)計(jì)、安裝位置和電容器的密封性等。防爆預(yù)防措施是必要的，最重要的是提高電容器元件的可靠性。一般廠家都非常重視材料的選擇和工藝條件的控制。缺乏優(yōu)良的原材料和嚴(yán)格的工藝控制，是生產(chǎn)不出優(yōu)良的成品電容器的。2) 安全膜 把金屬化薄膜蒸鍍成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即把電容器元件的容量劃分成相當(dāng)數(shù)量的小電容的并聯(lián)。每個(gè)小電容蒸鍍成具有電流保險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)，在電容器元件的某一個(gè)小電容電弱處自愈失敗時(shí)，該小電容電流保險(xiǎn)熔斷，推出運(yùn)行， 而整個(gè)元件容量下降甚微。3) 溫度電流型保險(xiǎn) 電容器由多個(gè)電容器元件組合而成，如果每個(gè)元件設(shè)置溫度電流保險(xiǎn)器件，當(dāng)某一個(gè)元件由于自愈失敗時(shí)絕緣下降，甚至短接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱電流，促成溫度電流保險(xiǎn)動(dòng)作，該元件即刻退出運(yùn)行，而整臺(tái)電容器仍可繼續(xù)正常運(yùn)行，只是電容量有少量下降而已。2.3 電力系統(tǒng)中電容器的作用電力電容器是一種無(wú)功補(bǔ)償裝置。電力系統(tǒng)的負(fù)荷和供電設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、變壓器、互感器等，除了消耗有功電力以外，還要“吸收”無(wú)功電力。如果這些無(wú)功電力都由發(fā)電機(jī)供給，必將影響它的有功出力，不但不經(jīng)濟(jì)，而且會(huì)造成電壓質(zhì)量低劣，影響用戶使用。 電容器在交流電壓作用下能“發(fā)”無(wú)功電力(電容電流)，如果把電容器并接在負(fù)荷(如電動(dòng)機(jī))或供電設(shè)備(如變壓器)上運(yùn)行，那么，負(fù)荷或供電設(shè)備要“吸收” 的無(wú)功電力， 正好由電容器“發(fā)出”的無(wú)功電力供給，這就是并聯(lián)補(bǔ)償。并聯(lián)補(bǔ)償減少了線路能量損耗，可改善電壓質(zhì)量，提高功率因數(shù)，提高系統(tǒng)供電能力。如果把電容器串聯(lián)在線路上，補(bǔ)償線路電抗，改變線路參數(shù)，這就是串聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償可以減少線路電壓損失，提高線路末端電壓水平，減少電網(wǎng)的功率損失和電能損失，提高輸電能力。 電力電容器包括移相電容器、電熱電容器、均壓電容器、藕合電容器、脈沖電容器等。移相電容器主要用于補(bǔ)償無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)；電熱電容器主要用于提高中頻電力系統(tǒng)的功率因數(shù)；均壓電容器一般并聯(lián)在斷路器的斷口上作均壓用；藕合電容器主要用于電力送電線路的通信、測(cè)量、控制、保護(hù)；脈沖電容器主要用于脈沖電路及直流高壓整流濾波。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷日益增多，供電容量擴(kuò)大，無(wú)功補(bǔ)償工作必須相應(yīng)跟上去。用電容器作為無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，投資少，損耗小，便于分散安裝，使用較廣。當(dāng)然，由于系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，必須配備一定比例的調(diào)相機(jī)。2.4 電力電容器的作用及運(yùn)行原理2.4.1 電力電容器的作用1) 串聯(lián)電容器的作用 串聯(lián)電容器串接在線路中，其作用如下：a) 提高線路末端電壓。串接在線路中的電容器，利用其容抗XC補(bǔ)償線路的感抗XL，使線路的電壓降落減少，從而提高線路末端(受電端)的電壓，一般可將線路末端電壓最大可提高10%20%。b) 降低受電端電壓波動(dòng)。當(dāng)線路受電端接有變化很大的沖擊負(fù)荷(如電弧爐、電焊機(jī)、電氣軌道等)時(shí)，串聯(lián)電容器能消除電壓的劇烈波動(dòng)。這是因?yàn)榇?lián)電容器在線路中對(duì)電壓降落的補(bǔ)償作用是隨通過(guò)電容器的負(fù)荷而變化的，具有隨負(fù)荷的變化而瞬時(shí)調(diào)節(jié)的性能，能自動(dòng)維持負(fù)荷端(受電端)的電壓值。 c) 提高線路輸電能力。由于線路串入了電容器的補(bǔ)償電抗XC，線路的電壓降落和功率損耗減少，相應(yīng)地提高了線路的輸送容量。 d) 改善了系統(tǒng)潮流分布。在閉合網(wǎng)絡(luò)中的某些線路上串接一些電容器，部分地改變了線路電抗，使電流按指定的線路流動(dòng)，以達(dá)到功率經(jīng)濟(jì)分布的目的。 e) 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。線路串入電容器后，提高了線路的輸電能力，這本身就提高了系統(tǒng)的靜穩(wěn)定。當(dāng)線路故障被部分切除時(shí)(如雙回路被切除一回、但回路單相接地切除一相)，系統(tǒng)等效電抗急劇增加，此時(shí)，將串聯(lián)電容器進(jìn)行強(qiáng)行補(bǔ)償，即短時(shí)強(qiáng)行改變電容器串、并聯(lián)數(shù)量，臨時(shí)增加容抗XC，使系統(tǒng)總的等效電抗減少，提高了輸送的極限功率，從而提高系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)定。 （2-1） 2) 并聯(lián)電容器的作用并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統(tǒng)的母線上，類似于系統(tǒng)母線上的一個(gè)容性負(fù)荷，它吸收系統(tǒng)的容性無(wú)功功率，這就相當(dāng)于并聯(lián)電容器向系統(tǒng)發(fā)出感性無(wú)功。因此，并聯(lián)電容器能向系統(tǒng)提供感性無(wú)功功率，系統(tǒng)運(yùn)行的功率因數(shù)，提高受電端母線的電壓水平，同時(shí)，它減少了線路上感性無(wú)功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而提高了線路的輸電能力。2.4.2 電容器補(bǔ)償裝置的允許運(yùn)行方式 電容器的正常運(yùn)行狀態(tài)是指在額定條件下，在額定參數(shù)允許的范圍內(nèi)，電容器能連續(xù)運(yùn)行，且無(wú)任何異?，F(xiàn)象。 2.4.3 電容器補(bǔ)償裝置運(yùn)行的基本要求： 1) 三相電容器各相的容量應(yīng)相等； 2) 電容器應(yīng)在額定電壓和額定電流下運(yùn)行，其變化應(yīng)在允許范圍內(nèi)； 3) 電容器室內(nèi)應(yīng)保持通風(fēng)良好，運(yùn)行溫度不超過(guò)允許值；4) 電容器不可帶殘留電荷合閘，如在運(yùn)行中發(fā)生掉閘，拉閘或合閘一次未成，必須經(jīng)過(guò)充分放電后，方可合閘；對(duì)有放電電壓互感器的電容器，可在斷開5min后進(jìn)行閘。運(yùn)行中投切電容器組的間隔時(shí)間為15min。 2.4.4 電力電容器的運(yùn)行方式： 1) 允許運(yùn)行電壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，一般不宜超過(guò)額定電壓的1.05倍，最高運(yùn)行電壓不用超過(guò)額定電壓的1.1倍。母線超過(guò)1.1倍額定電壓時(shí)，電容器應(yīng)停用。 表2-1 使用中的允許電壓水平類型電壓因素Un（方均根值）最大持續(xù)時(shí)間說(shuō)明工頻1.00連續(xù)電容器運(yùn)行任何期間內(nèi)的最高平均值。工頻1.10每24h中8h系統(tǒng)電壓調(diào)整和波動(dòng)工頻1.15每24h中30min系統(tǒng)電壓調(diào)整和波動(dòng)工頻1.205min輕負(fù)荷下電壓升高工頻1.301min工頻加諧波使電流不超過(guò)1.43IN2) 允許運(yùn)行電流正常運(yùn)行時(shí)，電容器應(yīng)在額定電流下運(yùn)行，最大運(yùn)行電流不得超過(guò)額定電流的1.3倍，三相電流差不超過(guò)5%。 3) 允許運(yùn)行溫度正常運(yùn)行時(shí)，其周圍額定環(huán)境溫度為+40-25，電容器的外殼溫度應(yīng)不超過(guò)55。電力電容器分為串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器，它們都改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。 線路串入電容器后，提高了線路的輸電能力，這本身就提高了系統(tǒng)的靜穩(wěn)定。當(dāng)線路故障被部分切除時(shí)(如雙回路被切除一回、但回路單相接地切除一相)，系統(tǒng)等效電抗急劇增加，此時(shí)，將串聯(lián)電容器進(jìn)行強(qiáng)行補(bǔ)償，即短時(shí)強(qiáng)行改變電容器串、并聯(lián)數(shù)量，臨時(shí)增加容抗XC，使系統(tǒng)總的等效電抗減少，提高了輸送的極限功： （2-2）按照以上去操作就可以提高系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)定。并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統(tǒng)的母線上，類似于系統(tǒng)母線上的一個(gè)容性負(fù)荷，它吸收系統(tǒng)的容性無(wú)功功率，這就相當(dāng)于并聯(lián)電容器向系統(tǒng)發(fā)出感性無(wú)功。因此，并聯(lián)電容器能向系統(tǒng)提供感性無(wú)功功率，系統(tǒng)運(yùn)行的功率因數(shù)，提高受電端母線的電壓水平，同時(shí)，它減少了線路上感性無(wú)功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而提高了線路的輸電能力。 電容器補(bǔ)償裝置的允許運(yùn)行方式電容器的正常運(yùn)行狀態(tài)是指在額定條件下，在額定參數(shù)允許的范圍內(nèi)，電容器能連續(xù)運(yùn)行，且無(wú)任何異常現(xiàn)象。2.5 自愈式低壓并聯(lián)電力電容器的分析2.5.1 自愈式低壓并聯(lián)電力電容器新舊工藝對(duì)比 由于目前低壓電網(wǎng)中有大量變頻器、逆變器、脈沖負(fù)載投入使用以及無(wú)功補(bǔ)償方式的多樣化，使得現(xiàn)有制造水平情況下的產(chǎn)品已不能滿足市場(chǎng)發(fā)展的需求，必須開發(fā)一種新式結(jié)構(gòu)的低壓電容器，其應(yīng)具有更高的可靠性、更長(zhǎng)的使用壽命。國(guó)外的低壓電容器已屬于成熟階段，ABB公司、NOKIAN公司在自愈式低壓電容器方面有著先進(jìn)的制造工藝與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定。1) 老式電容器性能不良原因分析通過(guò)多年的制造與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)對(duì)影響老式BSMJ系列電容器性能的不良因素進(jìn)行分析，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：a) 散熱性能不理想。由于外絕緣要求，心子由電纜紙包裹，從而導(dǎo)致較低的熱傳遞系數(shù)，而散熱性能差是電容器加速老化的一個(gè)重要因素。b) 內(nèi)部保護(hù)方式不理想。一般采用整臺(tái)壓力保護(hù)，即在電容器殼體兩個(gè)大面內(nèi)部焊接拉力保險(xiǎn)片，這就要求殼體有很好的密封性，且殼體材質(zhì)不能太硬，否則拉力保險(xiǎn)片不能動(dòng)作。保險(xiǎn)片動(dòng)作時(shí)殼體會(huì)變形，還需要求殼體在變形時(shí)不能開裂，否則會(huì)造成半固體或液體浸漬劑滲漏，對(duì)環(huán)境造成污染。并且在電容器容量較大時(shí)，會(huì)因?yàn)槠渲心硞€(gè)元件的損壞而導(dǎo)致整臺(tái)電容器損壞，使事故擴(kuò)大化。2) 新式電容器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)BKMJ系列自愈式低壓電容器的開發(fā)設(shè)計(jì)，并非建立在老式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，而是重新進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，以全新的結(jié)構(gòu)方式來(lái)改善電容器的性能，克服以往制造中的不良因素。隨著電力負(fù)荷的增加，必然要求電網(wǎng)系統(tǒng)利用率的提高。因?yàn)闊o(wú)功電流占用部分有效電力傳輸容量，增加電力傳輸?shù)膿p耗，所以盡可能地縮短無(wú)功的產(chǎn)生和無(wú)功用戶之間的距離就十分重要，這樣可以增加輸送有功電力的能力，減少能量損耗，提高輸送電力的質(zhì)量。 電廠發(fā)出的電功率里面包括兩種，一種是無(wú)功功率另外一種便是無(wú)功功率。連接到電網(wǎng)中的大多數(shù)電器不僅需要有功功率，還需要一定的無(wú)功功率，電機(jī)和變壓器中的磁場(chǎng)靠無(wú)功電流維持，輸電線中的電感也消耗無(wú)功，電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無(wú)功功率。 為減少電力輸送中的損耗，提高電力輸送的容量和質(zhì)量，必須進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。2.5.2 目前自愈式電力電容器制造工藝缺陷 我國(guó)采用了同樣國(guó)際一流的先進(jìn)設(shè)備和相近的制造工藝，為什么國(guó)內(nèi)許多企業(yè)生產(chǎn)的電容器比特性落后30%左右？ 可能有兩種不同的回答：一是電容器制造所用材料不同，人家用的是進(jìn)口薄膜，我們用的是國(guó)產(chǎn)薄膜；二是管理上有差距，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制上有薄弱環(huán)節(jié)。決定性的因素是什么，各有各的見解，目前在行業(yè)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的看法?，F(xiàn)在只是試圖在這里談一些實(shí)習(xí)期間自己從眼觀和自己工廠師傅的教導(dǎo)中得到的粗淺看法與大家共同探討。從直觀來(lái)說(shuō)，制造工藝不會(huì)改變電容器的結(jié)構(gòu)和比特性。但他會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，反饋過(guò)來(lái)影響電容器設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)的選擇和結(jié)構(gòu)小型化。雖然產(chǎn)品工藝大體與國(guó)際先進(jìn)水平相近，但是否存在薄弱環(huán)節(jié)，需要我們仔細(xì)查找。比如：1) 雖然卷制間的凈化設(shè)備條件比國(guó)外好，溫濕度要求也很嚴(yán)格，但執(zhí)行上可能有漏洞。薄膜和鋁箔材料上可能帶有很多灰塵、車間管理不嚴(yán)可能使外界灰塵侵入、盛夏和嚴(yán)冬季節(jié)車間濕度能否保證在要求范圍內(nèi)都是需要考慮的。2) 電容器干元件耐壓試驗(yàn)電壓值選擇是否合適，能否起到有效篩選出薄弱元件的作用。3) 真空浸漬過(guò)程能否確保溫度均勻、注滿油。4) 出廠試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)是否嚴(yán)肅、嚴(yán)格、嚴(yán)密，有無(wú)因生產(chǎn)任務(wù)緊而放松要求的情況發(fā)生，對(duì)個(gè)別返修品的出廠檢驗(yàn)程序上有無(wú)漏洞。2.6 本章小結(jié)從各種渠道了解了低壓自愈式電力電容器的理論知識(shí)，讓意識(shí)建立在理論的基礎(chǔ)上，用理論去指導(dǎo)工作中的各種實(shí)踐。3 工藝原理及控制3.1 工藝簡(jiǎn)介介質(zhì)材料為金屬化聚丙烯薄膜，普遍采用自動(dòng)卷制機(jī)進(jìn)行元件卷制。有的浸漬電容器蠟，有的浸漬菜籽油，比較先進(jìn)的是真空下經(jīng)硅油浸漬后再環(huán)氧封裝。常規(guī)單臺(tái)容量為30 kvar，最大到60 kvar。目前，國(guó)內(nèi)技術(shù)總體上與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平還有一定差距，各制造企業(yè)一方面正在努力提高電容器的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也在與補(bǔ)償裝置和配套件制造單位合作，力求完善控制和保護(hù)功能，以適應(yīng)廣大用戶投切頻繁、電網(wǎng)諧波含量高等日益嚴(yán)酷的使用條件，確保產(chǎn)品運(yùn)行可靠。自愈式電容器以金屬化薄膜為主要電介質(zhì)材料，通過(guò)高速卷繞機(jī)，將薄膜卷繞成圓柱狀，以兩個(gè)圓柱面作為電極引出。下面我就 BKMJ0.4-30-3 這一種型號(hào)的電容器整個(gè)的制作過(guò)程來(lái)做分析說(shuō)明：它的生產(chǎn)制造大致分為以下幾個(gè)部分： 圖3-1 電容器制作工藝流程3.2 電容器芯子卷制的原理及控制 圖3-2 電容元件卷制原理圖 自愈式電容器以金屬化薄膜為主要電介質(zhì)材料，通過(guò)高速卷繞機(jī)，將薄膜卷繞成圓柱狀，以兩個(gè)圓柱面作為電極引出。金屬化膜是電容器生產(chǎn)的關(guān)鍵原材料。目前一般生產(chǎn)自愈式低壓并聯(lián)電力電容器使用Al金屬化聚丙烯膜、Zn-Al(或Ag-Zn)聚丙烯金屬化膜。1) 鋁金屬化膜和鋅鋁金屬化膜的區(qū)別 在鍍膜技術(shù)中，因鋁膜生產(chǎn)成本低，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，常溫常濕自然條件下，可以存放較長(zhǎng)時(shí)間而保持導(dǎo)電性不變，自愈性能較好，便于保管和操作，因而得到廣泛應(yīng)用。金屬化電容器最突出的一個(gè)特點(diǎn)是具有良好的自愈性，就是說(shuō)當(dāng)其介質(zhì)的電弱處被擊穿后，由于短路產(chǎn)生的高能量使擊穿附近的金屬鍍層迅速逸散形成空白區(qū)，重新恢復(fù)絕緣。這一特性要求金屬化膜具有較薄的鍍層。但在金屬化的電容器中，金屬鍍層是作為極板使用的，從金屬導(dǎo)電原理出發(fā)，又要求金屬鍍層越厚越好，這樣電容器才能承受大電流的沖擊。其噴金材料只能是Al、Zn或其合金，不同種類的金屬在電場(chǎng)的作用下，接觸面的電化學(xué)腐蝕是存在的，加上鍍層，噴金面接觸不良，造成耐電流沖擊能力差。同時(shí)鋁膜電容器在運(yùn)行中由于熱電效應(yīng)，鍍層極易腐蝕脫落，導(dǎo)致容量下降，損耗增大、發(fā)熱等。 蒸鍍采用邊緣加厚技術(shù)，極板部分方阻比較大，噴金接觸部分方阻小，這就解決了自愈性和抗大電流沖擊的矛盾。而噴金材料采用和極板相同的Zn，不存在電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。真空鍍膜的損傷程度也小。 因而ZnAl金屬化膜電容器的性能穩(wěn)定，具有容量下降率小，耐沖擊能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)等特性。 但是ZnAl膜允許在空氣中暴露的時(shí)間短，鍍層容易氧化，工藝要求比較嚴(yán)格，處理不當(dāng)，會(huì)在電熱的作用下，損耗增大，影響其使用壽命。自愈是金屬化電容器特有的優(yōu)點(diǎn)但在制造過(guò)程中出現(xiàn)連續(xù)性自愈，會(huì)導(dǎo)致制品出現(xiàn)外形膨脹，耐電壓低，賦能過(guò)程脈沖電流急劇增加，連續(xù)飛弧，打火等現(xiàn)象。根據(jù)自愈機(jī)理，下面分析外加電壓、外加壓力與自愈的關(guān)系，從而改進(jìn)設(shè)計(jì)，有助于生產(chǎn)過(guò)程中的工藝控制及提高產(chǎn)品可靠性。金屬化有機(jī)薄膜電容器在外加電壓作用下，在金屬化膜的薄弱區(qū)(如疵點(diǎn)、孔洞等)產(chǎn)生介質(zhì)電擊穿。在擊穿處周圍出現(xiàn)金屬電卡及層消失，形成絕緣區(qū)，使電容器繼續(xù)保持功能，這就是自愈。從我們解剖的產(chǎn)品看，自愈處的直徑為0.5mm左右，如果連續(xù)發(fā)生自愈，直徑達(dá)1mm。施加的電壓越高，自愈能量越人，從而造成的自愈面積越大。當(dāng)任何一層介質(zhì)擊穿不能使故障區(qū)與其他部分完全隔開時(shí)，原擊穿點(diǎn)周圍電能轉(zhuǎn)化為熱能，引起大量低阻短路區(qū)出現(xiàn)連續(xù)性自愈。2) 外加電壓與自愈的關(guān)系自愈時(shí)所釋放的能量可以通過(guò)測(cè)試自愈時(shí)的脈沖電流以及轉(zhuǎn)換成自愈過(guò)程中的能量E來(lái)表征，根據(jù)美國(guó)物理學(xué)家的推導(dǎo)結(jié)論得關(guān)系式：EV （3-1）由此可見自愈能量E與所加電壓 存在急劇變化關(guān)系，其電壓的正確選擇直接影響制品的可靠性。制品兩端所施加的電壓與連續(xù)性自愈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3-1。 表3-1自愈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果材料厚度（m）施加電壓 V介質(zhì)擊穿平均層數(shù)同步位連續(xù)擊穿點(diǎn)平均數(shù)660024486800366l2從表3-1可以看出，同樣的介質(zhì)，施加不同的外加電壓，其擊穿的厚度及連續(xù)性擊穿點(diǎn)的數(shù)量均不同，電壓越高，擊穿的厚度越厚，連續(xù)性擊穿點(diǎn)越多，制品越容易失效。因此，在制造電容器的過(guò)程中，要正確選擇老練電壓，既要清除制品的薄弱點(diǎn)，又不能造成連續(xù)性自愈而使制品失效。3) 電極厚度與自愈的關(guān)系我們?cè)陔娙萜鞯闹圃爝^(guò)程及工藝試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，制品的失效與電極厚度密切相關(guān)。當(dāng)外加電壓及介質(zhì)厚度不變的情況下，電極厚度選擇不當(dāng)易造成電容量的大大下降，損耗急劇增加以及大量短路失效發(fā)生。根據(jù)美國(guó)物理學(xué)家的推導(dǎo)，能量E與電極厚度d的平方成正比關(guān)系，其關(guān)系式為： Ed2 （3-2）上式表明電極厚度越厚，電極電阻率越低，自愈能量越高，反之電極厚度越薄，電極電阻率越高自愈能量越低。圖3-3為加速壽命試驗(yàn)時(shí)，短路失效與表面方阻尺s的關(guān)系曲線。圖3-3 短路失效與方阻的關(guān)系從圖3-3中可以看出短路失效隨方阻Rs的增加而急劇下降。也就是說(shuō)，表面鍍層愈薄，愈易造成電容量的急劇下降，從而出現(xiàn)電容器的失效。另外，電極電阻率的增加也大大降低了短路失效的出現(xiàn)并延長(zhǎng)了電容器的壽命。也就是說(shuō)，表面鍍層越薄，越利于電容器正極限溫度下的壽命能力，減少了出現(xiàn)低阻短路的發(fā)生。因此，在設(shè)計(jì)電容器時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的要求，正確選擇適當(dāng)?shù)碾姌O厚度，從而利于電容器可靠性的提高。通常直流電容器中，中低壓產(chǎn)品的電極方阻選擇，根據(jù)不同的使用情況及不同的材料，可參照表3-2選擇。對(duì)于金屬化ZnAI膜及安全膜應(yīng)根據(jù)適當(dāng)需要，其金屬化電極的厚度當(dāng)另行選擇。電極的方阻選擇見表3-2：表3-2 電極的方阻選擇（mF）材料用于直流用于交流金屬化聚酯膜1.5324金屬化聚丙烯膜23.52.554) 層間壓力與內(nèi)愈的關(guān)系我們存制造過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，制品的自愈不僅取決于電容器進(jìn)行自愈時(shí)投入到擊穿區(qū)域的能量，而且與自愈所發(fā)生的層間壓力有關(guān)。我們?cè)诜中檬е破窌r(shí)發(fā)現(xiàn)，自愈往往發(fā)生在外層低壓層，自愈過(guò)程釋放的能量往往引起產(chǎn)品變形而鼓脹，而內(nèi)層由于壓力的增加自愈發(fā)生的幾率大大減少。而且內(nèi)層是以熱量無(wú)法消散而發(fā)熱擊穿，從而引發(fā)低阻短路。因此，為使層間壓力大而均勻?qū)τ诒庑途砝@型芯子，應(yīng)采取薄而寬的結(jié)構(gòu)，可避免或減少低阻短路的發(fā)生。表3-3 不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的廢品生慨率規(guī)格材料厚度（mm）屏帶寬度（mm）外加壓力（MPa）外形尺寸（mm）外形廢品率（%）400V-2.2mF51.52.53291320400V-2.2mF51.52.5326.5171卷制是自于是電力電容器制造中的重中之重，一定要處理很好才能對(duì)整體有一個(gè)良好的開端。我們?cè)谏a(chǎn)制造電容器的過(guò)程中。由于影響制品電性能的因素很多，往往在制造工藝的控制及工藝方法的選擇上會(huì)對(duì)電容器的電性能變化起決定性的作用。因此設(shè)計(jì)電容器時(shí)，我們?cè)谡_選取介質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)，產(chǎn)品內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)材料，電容器發(fā)熱等因素的同時(shí)，還必須考慮制造工藝的可靠性設(shè)計(jì)。盡量減少造成大量自愈點(diǎn)的出現(xiàn)及大量低阻短路的發(fā)生。因此，必須注意以下幾點(diǎn)：a) 正確選擇有機(jī)介質(zhì)材料及介質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)，對(duì)于聚酯膜，一般用于直流電容器。對(duì)于聚丙烯膜，一般用于交流及低損耗的直流電容器。其場(chǎng)強(qiáng)一般選擇在5060 V/mm，同時(shí)正確選擇金屬化膜的屏帶寬度及產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高可靠性設(shè)計(jì)。b) 為防止引發(fā)自愈大量發(fā)生的灰塵、雜質(zhì)等的進(jìn)入，應(yīng)嚴(yán)格控制金屬化膜的蒸發(fā)環(huán)境及蒸發(fā)工藝，并妥善保存已金屬化的膜及已切割的條料膜。c) 為避免自愈時(shí)大量能量的釋放，對(duì)金屬化膜在切割時(shí)便同時(shí)賦能，以減少制造電容器時(shí)的電擊穿、連續(xù)性自愈以及自愈而引發(fā)的熱擊穿的發(fā)生慨率。d) 正確選擇老練電壓及老練方式，即起到清除疵點(diǎn)、孔洞的目的，又不會(huì)出現(xiàn)大面積自愈點(diǎn)，并同時(shí)能達(dá)到提高可靠性的目的。e) 正確選擇卷繞型產(chǎn)品的外形以及熱處理溫度、時(shí)問，以期達(dá)到完全定型的目的，并且對(duì)于扁形卷繞型產(chǎn)品，采用薄而寬的結(jié)構(gòu)，以使內(nèi)部芯子的層間壓力大而均勻，減少低阻短路的發(fā)生概率。f) 對(duì)于ZnAI金屬化有機(jī)薄膜電容器還應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)周期，尤其是熱處理前后的生產(chǎn)周期，以防止鋅氧化而影響電容器的電性能。g) 在制造過(guò)程中采取以下可靠性工藝：對(duì)元件進(jìn)行電壓賦能，以消除產(chǎn)品中的自愈點(diǎn)，避免產(chǎn)品的連續(xù)性自愈，提高產(chǎn)品的絕緣電阻及可靠性。對(duì)成品進(jìn)行溫度沖擊，以清除接觸損耗過(guò)大的產(chǎn)品，使其早期失效，提高產(chǎn)品的可靠性； 對(duì)成品進(jìn)行電壓及溫度篩選，剔除早期失效產(chǎn)品從而提高產(chǎn)品的可靠性。5) 卷制的控制：a) 卷繞室盡量使用有溫度、濕度、潔凈度控制的凈化間，其溫度避免劇烈變化，溫差10，濕度50，潔凈度10000級(jí)，防止金屬化膜發(fā)生氧化和塵埃粒子的污染。 b) 卷繞時(shí)盡量采用具有耐高溫特點(diǎn)的塑料芯軸，防止電容器在熱處理時(shí)產(chǎn)生收縮對(duì)芯軸造成擠壓，會(huì)使電容器容量受到損失并過(guò)早老化。 c) 卷繞張力為0.50.7膜厚(m)膜寬(mm)0.0098(N)6) 卷制結(jié)論自愈是影響金屬化有機(jī)薄膜電容器生產(chǎn)工藝控制及性能的重要因素，正確掌握并運(yùn)用自愈，能有效控制生產(chǎn)工藝，提高電容器的可靠性。反之，則會(huì)造成制品性能的下降，廢品半增加，可靠性降低。因此，正確掌握產(chǎn)生自愈及影響自愈的因素。合理控制外加壓力、外加電壓、正確選擇金屬化膜的方阻等，將利于電容器可靠性的提高，減少?gòu)U品率，降低成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。3.3 端面噴金的原理及控制 圖3-4 噴金機(jī)器由于這種高溫聚丙烯膜采用了加厚金屬邊，所以兩端噴金接觸更優(yōu)良，能接受更大的浪涌電流(沖擊電流)，保障電容器的安全和延長(zhǎng)電容器的壽命。良好的噴金對(duì)高質(zhì)量的電容器性能是必不可少的，尤其是高溫環(huán)境下，端頭噴金的缺陷，會(huì)使端頭噴金層與金屬化膜接觸損耗增大，給電容器帶來(lái)無(wú)法彌補(bǔ)的損傷，嚴(yán)重的會(huì)使電容器開路。因此對(duì)端面噴金要嚴(yán)格控制。1) 避免電容器端面的機(jī)械損傷或化學(xué)污染(如油性物質(zhì))。2) 確保壓縮空氣純凈，不含水和油的成分。3) 調(diào)整最佳噴金參數(shù)。 4) 使用氧氣乙炔火焰槍：槍到噴金端的距離應(yīng)為360 mm。使用電弧槍所產(chǎn)生的溫度較低，因此其與端面的距離可為250mm350 mm之間。5) 第一遍噴金材料最好為純鋅金屬，第二遍為錫鋅合金或巴氏合金。噴金總厚度應(yīng)在0.3mm0.45 mm之間，采用多循環(huán)噴金以避免給端頭造成過(guò)熱。一般低壓噴三遍即可，因?yàn)闃O板厚度太厚會(huì)影響元件的電器性能。3.4 芯子賦能原理 圖3-5 自動(dòng)賦能機(jī)器金屬化薄膜電容器自動(dòng)賦能機(jī)主要用于對(duì)金屬化薄膜電容器芯子進(jìn)行電壓清除、賦能的設(shè)備。其具有1kHz交流清除、預(yù)賦能、次賦能、再賦能和不良品自動(dòng)剔除功能。元件卷制使用的膜厚不同導(dǎo)致其所承受的場(chǎng)強(qiáng)有所不同，一般使用的聚乙烯膜厚分為5，6，7，8，10（mm）。賦能時(shí)采用預(yù)賦能，次賦能及再賦能，其中預(yù)賦能會(huì)有一個(gè)電壓，然后次賦能會(huì)根據(jù)預(yù)賦能的值進(jìn)行一個(gè)倍數(shù)運(yùn)算，次賦也會(huì)設(shè)定一個(gè)值。具體見表3-4： 表3-4 不同膜厚元件對(duì)應(yīng)賦能電壓值膜厚(mm)預(yù)賦能電壓(Kv)次賦能電壓(Kv)再賦能電壓(Kv)50.210.360.560.280.460.670.320.530.780.380.640.8100.480.781.0賦能其實(shí)是指在生產(chǎn)制造中，將元件中比較薄弱的區(qū)域通過(guò)高電壓短路氣化掉，這樣在將來(lái)產(chǎn)品以額定電壓運(yùn)行時(shí)，可以確保其電容量的穩(wěn)定以及延長(zhǎng)電容器的壽命。按照理論來(lái)講，應(yīng)該賦能時(shí)用一個(gè)不超過(guò)相應(yīng)金屬膜擊穿時(shí)的無(wú)級(jí)升壓方式進(jìn)行賦能。這樣對(duì)于元件的薄弱點(diǎn)會(huì)更優(yōu)質(zhì)地使其發(fā)生自愈，從而提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性及延長(zhǎng)電容器的壽命。但是這樣的機(jī)器，造價(jià)昂貴并且這樣的生產(chǎn)并不適用我國(guó)目前的發(fā)展現(xiàn)狀，因此我們只能是用一個(gè)比較適應(yīng)市場(chǎng)和車間生產(chǎn)的方式來(lái)作為替代。3.5 芯子端面引線焊接控制 圖3-6 自動(dòng)焊接機(jī)、元件引線剖面、成型元件（從左向右）高速卷繞機(jī)形成的元件在兩側(cè)雖有電極，但此時(shí)并不能進(jìn)行焊接。為了使其可以焊接，需在圓柱形電容器元件的兩端面進(jìn)行噴金工藝以形成可供焊接的金屬面。電容器元件通過(guò)兩根硬銅線作為電極。其中一電極通過(guò)元件中間的空心管引出，中間有保護(hù)裝置，2008年榮獲國(guó)家專利。元件在焊接的時(shí)候要控制好的環(huán)節(jié)：1) 元件表面的焊接一定要注意溫度的把握，焊接時(shí)一般是用機(jī)器焊接的，一方面可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，另一方面可以很好的掌握好焊接接觸時(shí)間的把握，一般焊接元件表面的時(shí)間設(shè)定在2.3秒。2) 電極中間的保護(hù)裝置是過(guò)溫度、過(guò)壓力、過(guò)電壓的，而焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間很高的熱量，所以在焊接保護(hù)裝置的時(shí)候，一定要在一張散熱相當(dāng)好的導(dǎo)體板上進(jìn)行操作，以便使焊接時(shí)的熱量即使散去，從而保證保護(hù)裝置在焊接時(shí)的安全。3.6 熱處理的原理及選擇 圖3-7 全自動(dòng)烘箱干燥在許多生產(chǎn)中是一個(gè)十分重要的單元操作，因?yàn)楦稍镌谶@里不僅是簡(jiǎn)單的固液分離過(guò)程，更重要的常常是生產(chǎn)過(guò)程的最后一道工序，產(chǎn)品的質(zhì)量、劑型在很大程度上取決于干燥技術(shù)和設(shè)備的綜合運(yùn)用情況。被干燥物料的品種有許多，它們的理化性質(zhì)又有很大差異。甚至同一品種不同的生產(chǎn)工藝、同一品種不同的產(chǎn)品要求，導(dǎo)致干燥條件可能都有區(qū)別，所以就決定了干燥工程的復(fù)雜性。由此可見，干燥過(guò)程較其他的單元操作具有更高的技術(shù)性。干燥過(guò)程需要消耗大量熱能，為了節(jié)省能量，某些濕含量高的物料、含有固體物質(zhì)的懸浮液或溶液一般先經(jīng)機(jī)械脫水或加熱蒸發(fā)，再在干燥機(jī)內(nèi)干燥，以得到干的固體。在干燥過(guò)程中需要同時(shí)完成熱量和質(zhì)量(濕分)的傳遞，保證物料表面濕分蒸汽分壓(濃度)高于外部空間中的濕分蒸汽分壓，保證熱源溫度高于物料溫度。熱量從高溫?zé)嵩匆愿鞣N方式傳遞給濕物料，使物料表面濕分汽化并逸散到外部空間，從而在物料表面和內(nèi)部出現(xiàn)濕含量的差別。內(nèi)部濕分向表面擴(kuò)散并汽化，使物料濕含量不斷降低，逐步完成物料整體的干燥。物料的干燥速率取決于表面汽化速率和內(nèi)部濕分的擴(kuò)散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制；而后，只要干燥的外部條件不變，物料的干燥速率和表面溫度即保持穩(wěn)定，這個(gè)階段稱為恒速干燥階段；當(dāng)物料濕含量降低到某一程度，內(nèi)部濕分向表面的擴(kuò)散速率降低，并小于表面汽化速率時(shí)，干燥速率即主要由內(nèi)部擴(kuò)散速率決定，并隨濕含量的降低而不斷降低，這個(gè)階段稱為降速干燥階段。熱處理的目的是穩(wěn)定電容器的機(jī)械和電氣性能，并排除空氣和潮氣。如熱處理適當(dāng)，它甚至可阻止鋅在大氣中的氧化。熱處理時(shí)烘箱要確?？諝饬魍ǎ瑴囟确植季鶆?。熱處理不必在真空條件下進(jìn)行，但真空環(huán)境可以較好地排除空氣和潮氣。因此如果邊緣加厚高溫聚丙烯膜電容器沒有經(jīng)過(guò)熱處理或熱處理不充分，會(huì)使容量損失較為顯著，損耗值增大。另外，熱處理必須在噴金后進(jìn)行。高溫聚丙烯膜電容器的熱處理溫度和時(shí)間見表3-5。表3-5 高溫聚丙烯膜電容器的熱處理溫度和時(shí)間元件直徑（mm）最高溫度（）時(shí)間（h）6512583.7 真空浸油處理 圖3-8 全自動(dòng)真浸設(shè)備圖3-9 元件真浸原理圖將電容器元件薄膜層間的水分、空氣通過(guò)高真空排出，再以特殊浸漬劑浸漬，確保電容器薄膜不受其氧化與腐蝕影響。電容器的局部放電大部分是在元件薄膜間隙發(fā)生的，電容器在卷制的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)卷制不緊密中間留有空氣，或者卷制時(shí)薄膜上帶有雜質(zhì)，或者本身金屬膜的鍍層就有不平整，這樣以來(lái)膜間各種因素導(dǎo)致電容器出現(xiàn)許多電弱點(diǎn)(疵點(diǎn))，使得在電容器運(yùn)行過(guò)程中在高壓的作用下產(chǎn)生局部放電，從而加劇了電容器的老化，甚至出現(xiàn)電容器