JPH03280410A - 電力用高圧コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高圧、特高圧の電力用、サージ吸収用、接地補
償用、フィルター用などの電力用高圧コンデンサに関す
るものである。

従来の技術 従来の電力用高圧コンデンサは、誘電体として紙または
、プラスチックフィルムある、紙とプラスチックフィル
ムを組み合わせたものを使用し、電極箔としてアルミニ
ウム箔を使用し、前記誘電体と電極箔を交互に重ね合わ
せて巻回して、コンデンサ素子を形成し、該コンデンサ
素子を１個または複数個集合して、並列接続または電圧
に応じて、直列接続あるいは直並列接続して、必要な耐
電圧と静電容量のものを構成していた。また、部にはア
ルミニウム箔電極の代わりに金属を蒸着した金属化紙ま
たは、金属化プラスチックフィルコンデンサの誘電体は
、厚さ数μｍ〜数１０μｍと薄くかつ面積が大きい。そ
のために誘電体の耐電圧上において、欠陥が入りやすい
。この欠陥部は面積的には微少であるが、コンデンサ設
計上においては欠陥部を考慮した設計が必要であった。

従来の設計では、薄葉誘電体を数枚重ね合わせることに
より１枚の誘電体の微少欠陥部を他の誘電体でカバーす
る方法が採用されていた。この方法は薄葉誘電体の重ね
合わせ数を増す程効果があった。しかし、誘電体の重ね
合わせ枚数を増すと電極間の厚みが厚くなり、その弊害
として電極の端面よりコロナが発生して、コンデンサの
寿命を短くする欠点があった。また他の欠陥対策として
、蒸着金属電極による誘電体欠陥部周辺の電極金属を、
絶縁破壊時の放電電流により蒸発飛散させて、絶縁を回
復さす方法もあるが、高圧コンデンサでは絶縁破壊時の
電流しゃ断が置敷なために実用化に至っていない。

課題を解決するための手段 その原理は、蒸着金属電極を複数個の島状に分割し、島
状に分割した蒸着金属電極を直列ならびに並列結線して
、フィルムの欠陥部における放電に対し、その放電エネ
ルギーを小さくして放電時の衝撃力による破壊部を小さ
くすると共に、もし一部が短終状態になって継続電流が
流れたとしても、直列コンデンサ部の容量が小さいので
、絶縁回復が可能な電流に制限される。

この機能をもたせたコンデンサ素子を構成する一対の金
属化フィルムの蒸着金属電極の形態、配置の要部平面図
を第１図に示す。第１図は、片面に蒸着金属型８ｉ！（
図の斜線部）を設けた２枚の金属ｆヒフイルムＡ、Ｂを
重ね合わせて巻回してコンデンサ素子を構成するもので
、２枚の金属化フィルムＡ、Ｂは同一形状で図面上１８
０°回転した配置である。１．１″は金属化フィルムＡ
、Ｂを重ね合わせて巻回して構成したコンデンサ素子の
端面に溶射するメタリコン金属と接着する前記金属化フ
ィルムＡ、Ｂの端縁部蒸着金属電極、２．２゛は金属蒸
着金属型ｉ１．１°間は複数の直列コンデンサを形成す
る。３．３°は金属化フィルムＡ、Ｂの長手方向に対し
て直角方向に設けた絶縁帯で、絶縁帯２．２′および絶
縁帯３．３″を設けることによって、１個のコンデンサ
素子の容量は多数個に分割された小容量のものを並列接
続して形成したものとなる。端縁部蒸着金属電極１，１
°はメタリコン金属との接着を確実にするなめに、絶縁
帯を設けずに連続状電極としている。前記のようにして
形成された金属化フィルムＡ、Ｂを重ね合わせて巻回し
た後、偏平に押圧して両端面にメタリコン金属４を溶射
したコンデンサ素子５の形状を第３図に示す。

第３図に示すコンデンサ素子５の内部結線を第２図に示
す。第２図は多数の小コンデンサ群が端縁部蒸着金属型
８ｉｉｌ、１’間に直列および並列に網目状に配置され
ていることを示す。

小コンデンサ群の１つの容量は金属化フィルムＡ、Ｂの
長手方向の絶縁帯２，２°および巻回方向に対して直角
方向の絶縁帯の３．３′の間隔を変えることンサＣ１と
０２で示した部分で、小コンデンサＣ１とＣ２の容量は
金属化フィルムＡ＝Ｈの絶縁帯３，３゜の重なり状態に
より異なるが、絶縁帯３，３°間隔を一定にすることに
より、小コンデンサｃ、＋ｃ２の容量は一定となる。小
コンデンサＣ２＋０３もまた一定である。

作用 第１図に示すコンデンサ素子を構成する金属化フィルム
の厚さは、薄い方が絶縁回復特性がよい。

現在の生産技術上ならびに価格の点から金属化フィルム
の厚さは４〜１０μｍ程度が適当であり、これに５０ｖ
／μｍ（実効値）の交流電圧を印加すると、その電圧は
２００〜５００ＶＡＣとなり、そのピーク電圧は２８３
〜７０７ｖである。このような電圧を金属化フィルムに
連続して印加すると、絶縁破壊を起こすことがある。そ
して絶縁破壊部の電圧降下がない場合には、絶縁破壊部
周辺の蒸着金属は蒸発飛散するが、電位傾度が高いため
に絶縁回復に至らないか、または著しく破壊箇所が大き
くなり、性能本発明のコンデンサ素子は、第１図に示す
ように絶縁帯２．２′および３．３′を設けた金属化フ
ィルムＡ、Ｂを重ね合わせて巻回した構造で、例えば小
コンデンサＣ１に欠陥があって絶縁破壊を起こし、小コ
ンデンサＣ１と０２の全充電電荷を放出しても小コンデ
ンサＣ１＋０２の充電エネルギーを０．１Ｊ以下として
おけば、蒸着金属電極の蒸発飛散部の直径は２ｍｍΦ以
下に抑制でき、それを超える部分への破壊の波及は起こ
らない。

第１図に示す例ではコンデンサ素子の内部における小コ
ンデンサの直列数は９個であるので、絶縁破壊を起こし
た小コンデンサと直列に接続されている小コンデンサは
８個であり、端縁部蒸着金属電極１，１°間の電圧を直
列接続された８個の小コンデンサの電圧は１．１２５倍
となるが、この電圧は充分に安全な範囲内である。・ま
た絶縁破壊を起こした小コンデンサは絶縁破壊時に零電
圧まで放電したとしても、引続いて印加される交流電圧
に対して直流バイアスを加えた交流電圧印加となり、状
態で約１日の時定数で減衰するので問題がない。

実施例 以下、本発明を第１図〜第５図について説明する。第１
図に示す金属化フィルムＡ、Ｈのフィルム材質はポリプ
ロピレンで、厚さ８μｍ、幅３９４ｍｍのポリプロピレ
ンフィルムに亜鉛またはアルミニウムを真空蒸着して電
極部を形成した金属化フィルムＡ、Ｈに、該金属化フィ
ルムＡ、Ｂの長手方向に幅６ｍｍの絶縁帯２，２°を設
けて小コンデンサを９個直列とした場合に、１つの小コ
ンデンサの有効幅は３６ｍｍとなり、また前記金属化フ
ィルムＡ、Ｂの長手方向に対して直角方向に幅６ｍｍの
絶縁帯３．３゛を設け、該絶縁帯３と３または絶縁帯３
°と３°の間隔を１０Ｏｎ＋ｎとすると、小コンデンサ
の対向面積は３６Ｘ　９４＝　３．３８４Ｘ　１０３ｍ
ｍ２で、容量は０．０１７２μＦとなる。これに３６７
ｖの実効値電圧を印加すると、その波高値は３６７Ｘ　
Ｊ２＝　５１９ｖトなる。

これに３６７ｖの実効値電圧を印加すると、その波高と
なり、これを全部放電しても局部破壊であって、コンデ
ンサ全体の破壊にはつながらない。またコンデンサの一
部が絶縁破壊により導通状態となったところには、定格
使用状Ｂ２．３８ｍＡの電流が流れるので、蒸着金属電
極は溶融飛散して絶縁回復する。

次に本発明に係る金属化フィルムＡ、Ｂを使用した３相
、６０Ｈｚ、６６００Ｖ、１００ｋＶＡノ電力用高圧コ
ンデンサの具体例について記述する。

１個のコンデンサ素子５の定格は、３３００ＶＡＣ１２
，０３μＦ、８．３４ｋＶＡ、であって、コノコンデン
サ素子５を１２個集合して構成される。コンデンサ素子
５は厚さ８μｍ、幅３９４μｍのポリプロピレンフィル
に９個の直列小コンデンサを形成するように蒸着金属電
極を設けた金属化フィルムを２枚重ね合わせて１１４ｍ
巻回して偏平に押圧し、両端面にメタリコン金属４を溶
射して第３図に示すよう７に構成子５を１２個集合して
１００ｋＶＡのコンデンサユニット６を構成した場合を
示す、第４図において、７は相間絶縁板、８は締付板で
ある。このコンデンサユニット６は約１２０，０００個
の小コンデンサを集合した回路網で構成されたことにな
る。第５図は前記コンデンサユニット６を引出端子１０
を備えた鉄板製容器９に収納した電力用高圧コンデンサ
１１の外形図である。前記電力用高圧コンデンサ１１の
処理は、コンデンサユニット６を容器９に収納して所定
の真空乾燥した後、鉱油、アルキルベンゼン、アルキル
ナフタレンなどの芳香族炭化水素系絶縁油、なたね油、
綿実油、ヒマシ油、大豆油などの植物油、フタル酸エス
テル、セパチン酸エステルなどのエステル系絶縁油、シ
リコーン油などの液体絶縁物またはこれらの混合液体絶
縁物（例えば、植物油と芳香族炭化水素絶縁油）あるい
はＳＦ。

ガスなどの気体絶縁物、もしくはエポキシ樹脂などの固
体絶縁物を含浸・充填する。

前記実施例はポリプロピレンフィルムに蒸着金電極を設
けた金属化ポリオレフィンフィルムを用いた場合につい
ても、同様の結果を得ることができた。また金属化ポリ
オレフィンフィルム間にポリオレフィンフィルムを介挿
配置した場合についても同様の結果が得られた。

発明の効果 本発明の電力用高圧コンデンサは前記したように構成さ
れているので、使用中に金属化フィルムの弱点部で絶縁
破壊しても、該部分の蒸着金属電極が飛散して絶縁を回
復し、信頼性が著しく向上すると共に電界強度が高く、
小形化ならびに安価に製作できるなどの効果があり、工
業的ならびに実用的価偏入である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電力用高圧コンデンサで、第１図はコンデ
ンサ素子を構成する一対の金属化フィルムの蒸着金属電
極の形態・配置の要部平面図、第２図はコンデンサ素子
の内部結線図の一部を示し、第３図はコンデンサ素子の
斜視図、第４図はコンデンサユニットの斜視図、第５図
は完成品の斜視図である。 Ａ、Ｂ：金属化フィルム １．１′　：金属化フィルムＡ、Ｂの端縁部蒸着金属電
極 ２．２“　：金属化フィルムＡ、Ｂの長手方向の絶縁帯 ３．３゛　：金属化フィルムＡ−Ｂの長手方向に対し直
角方向の絶縁帯 ４　：メタリコン金属 ５　：コンデンサ素子 ６　：コンデンサユニット ７　二相間絶縁板 ８　：締付板 ９　：鉄板製容器 １０　：引出端子 １１　：電力用高圧コンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリオレフィンフィルムの片面の一端に端縁絶縁
   帯を残して蒸着金属電極を形成した金属化ポリオレフィ
   ンフィルムまたは該金属化ポリオレフィンフィルム間に
   ポリオレフィンフィルムを介挿配置して巻回してなる電
   力用高圧コンデンサにおいて、前記金属化ポリオレフィ
   ンフィルムの長手方向に複数本の絶縁帯を設けて複数個
   の帯状の蒸着金属電極を形成して複数個直列のコンデン
   サを構成すると共に、前記金属化ポリオレフィンフィル
   ムの長手方向と直角方向に端縁部蒸着金属電極を除いて
   、複数本の絶縁帯を設けて複数個の島状の蒸着金属電極
   を形成して複数個の並列回路を構成して、小コンデンサ
   網を形成し単独液体絶縁物、混合液体絶縁物、気体絶縁
   物、固体絶縁物のいずれか１つを含浸・充填したことを
   特徴とする電力用高圧コンデンサ。
2. （２）前記小コンデンサの蓄積エネルギーが、定格電圧
   のピーク値において０．１Ｊ以下であり、かつ前記小コ
   ンデンサの定格実効電圧が６００ＶＡＣ以下であること
   を特徴とする請求項１記載の電力用高圧コンデンサ。