罗泳彬

[摘 要]近年中南空管局双电源静态自动切换开关STS（Static Transfer Switch）滤波板电容故障频发，存在重大安全隐患，运行人员对滤波板电容知识了解甚少， 本文主要阐述了STS滤波板电容即是安规电容，一种金属化薄膜电容，并对金属化薄膜电容的生产、损耗、自愈性、寿命和老化进行研究。

[关键词]安规电容；金属化薄膜电容；损耗；自愈性；寿命；老化

中图分类号：G88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0065-02

近年中南空管局双电源静态自动切换开关STS（Static Transfer Switch）内部滤波板电容故障频发，严重时甚至因温度过高而爆浆，并引起设备停机断电，因此对STS滤波板电容的了解和研究，对STS稳定运行有着重要的意义。

1 安规电容

1.1 安规电容的概念

STS滤波板电容主要为安规电容，安规电容具有电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全的特点，通常用于抗干扰电路中的滤波作用。

1.2 安规电容的特点

安规电容的放电和普通电容不一样，普通电容在外部电源断开后电荷会保留很长时间，如果用手触摸就会被电到，而安规电容则没这个问题。在交流电源输入端，一般需要增加安规电容来抑制EMI传导干扰，它们用在电源滤波器里，起到電源滤波作用，分别对共模，差模干扰起滤波作用。

1.3 安规电容的分类

安规电容分为X型和Y型。交流电源输入分为3个端子：火线L/零线N/地线G，跨于“L-N”之间，即“火线-零线”之间的是X电容；跨于“L-G/N-G”之间，即“火线-地线或零线-地线”之间的是Y电容。

STS滤波板电容主要为X型安规电容，X型安规电容即是金属化薄膜型安规电容器，按耐压等级不同可分为X1、X2、X3，主要差别在于：

1）X1耐高压大于2.5kV小于等于4kV

2）X2耐高压小于等于2.5kV

3）X3耐高压小于等于1.2kV

2 金属化薄膜电容

2.1 概念和生产过程

金属化薄膜电容器是在真空高温条件下，把铝或锌蒸发到聚酯等上面形成薄膜，制作成金属化聚酯薄膜，然后经过自动化卷绕机卷绕成电容器芯子，再依次经过热压、芯子编带、喷金、焊接、赋能、真空浸漆、刻字、选择、检验、包装等工序制作而成的电容器，具有耐压高，高绝缘电阻，阻抗频率特性好，较低的ESR，高容量稳定性，低损耗角正切等特点。其结构如图1、图2所示。

通常，X电容多选用纹波电流比较大的聚酯薄膜类电容，这种类型的电容，体积较大，但其允许瞬间充放电的电流也很大，而其内阻相应较小。

2.2 金属化薄膜电容的损耗

金属化薄膜电容器的损耗主要由介质损耗、漏导损耗和金属损耗三部分组成。通常以损耗角正切值tanδ表示电容器损耗的大小，tanδ也称为损耗因数，是衡量电容器品质优劣的重要指标之一。

在电容器的损耗中，电容器薄膜上金属层的电阻具有很大的影响。如果金属层过厚，会造成金属层的方块电阻小于1.8欧，此种情况下电容器不会发生自愈现象，如果较大电流通过，金属化膜温度升高，电容器就会被击穿；如果方块电阻大于5欧，就说明金属层太薄，这种情况下金属层易发生腐蚀现象，导致电容器不精准，增加电容器的损耗。所以，方块电阻的最适宜阻值应在2-3欧。

在金属化薄膜电容器生产过程中只要原材料质量保证，介质损耗、漏导损耗则相对不变，可视为一常数。由此可见金属化薄膜电容器的损耗角正切值tanδ变化是其金属损耗变化引起的，其变化的是喷金接触及焊接点的接触电阻Re形成的金属损耗tanδe：

式中Xc=1/ωc，ω=2πf，f为测试频率。

因此，薄膜电容器的金属损耗tanδe是随其容量和接触电阻Re的变化而变化，同时频率越高，损耗越大。要提高薄膜电容器损耗角正切值tanδ的稳定性，必须提高其金属损耗tanδe的稳定性，即必须保证接触电阻Re的稳定。焊接状态不好，会降低芯子端面的金属层与喷金层或引线与喷金层的结合度，从而造成接触电阻Re变化。当电容器充电后进行短路放电，大电流通过喷金面时因接触电阻Re而产生热量，P=I2Re，其发热量与接触电阻Re、瞬间电流I2成正比，瞬态大电流在接触不良处产生局部高温，造成薄膜横向收缩，使金属层与喷金层的接触电阻Re增大，从而使其高频下的金属损耗值tanδe增大，严重时导致金