金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷檢測(cè)方法

毛利剛

（寧波新容電器科技有限公司 浙江省寧波市 315016）

金屬化薄膜電容器是大多數(shù)電子整機(jī)裝置、電力設(shè)備等不可缺少的基礎(chǔ)元件之一，由于其具備避免電網(wǎng)受到污染的優(yōu)越性，因此被稱之為綠色環(huán)保的安全電容器，隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，金屬化薄膜電容器在市場(chǎng)中的需求量不斷增加。由于高科技水平的不斷提高，對(duì)于金屬化薄膜電容器的性能、品種以及可靠性等均提出了更高的要求，其中，影響金屬化薄膜電容器綜合性能的主要因素是電容器的電暈放電缺陷問(wèn)題。因此，開(kāi)展有關(guān)金屬化薄膜電容器的電暈放電缺陷問(wèn)題研究，對(duì)于提高電容器的生產(chǎn)制造水平以及產(chǎn)品的全面升級(jí)具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

金屬化薄膜電容器局部放電通常是在電場(chǎng)作用下，由于無(wú)法貫穿電極所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，局部放電累積到一定程度很容易出現(xiàn)絕緣擊穿事故，直接影響金屬化薄膜電容器的正常運(yùn)行[1]。目前，傳統(tǒng)電暈放電缺陷檢測(cè)方法主要包括脈沖電流法、超聲波檢測(cè)法等，但由于存在檢測(cè)靈敏度以及誤檢率等影響因素，使得這些檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)環(huán)境，造成檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際出現(xiàn)較大誤差[2]。基于此，本文結(jié)合dianyun 軟件，提出一種全新的金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷檢測(cè)方法，通過(guò)超聲波法測(cè)量局部放電原理，提高局部放電定位精度。

1 金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷檢測(cè)方法設(shè)計(jì)

1.1 金屬化薄膜電容器電暈放電光信號(hào)波段圖像采集

本文針對(duì)金屬化薄膜電容器進(jìn)行放電缺陷檢測(cè)問(wèn)題，主要利用電暈放電測(cè)定裝置完成，該裝置適用于絕大多數(shù)的MLC 型電容器，可對(duì)其部分放電進(jìn)行測(cè)定[3]。在進(jìn)行對(duì)金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷檢測(cè)之前，首先應(yīng)當(dāng)將用于檢測(cè)的電暈放電測(cè)定裝置的各個(gè)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)到指定位置上，圖1 為電暈放電測(cè)定裝置四個(gè)基本開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 中A 表示為電暈放電測(cè)定裝置的主電源開(kāi)關(guān)，在測(cè)定前，將開(kāi)關(guān)A 調(diào)節(jié)到ON 狀態(tài)；B 表示為聯(lián)動(dòng)鎖開(kāi)關(guān)，在測(cè)定前將開(kāi)關(guān)B 調(diào)節(jié)到ON 狀態(tài)；C 表示為與電腦相連接的電源開(kāi)關(guān)，在測(cè)定前，將開(kāi)關(guān)C 調(diào)節(jié)到ON 狀態(tài)；D 表示為電暈放電測(cè)定裝置的電源開(kāi)關(guān)，在開(kāi)始檢測(cè)前，需要將開(kāi)關(guān)D 調(diào)節(jié)到ON 狀態(tài)。利用電暈放電測(cè)定裝置，將電容器電暈放電光信號(hào)發(fā)送到日全盲紫外成像裝置中進(jìn)行分光處理，經(jīng)過(guò)分光裝置將其分為日盲紫外波段以及可見(jiàn)光波段的圖像。再分別將信號(hào)傳輸?shù)饺彰こ上裣到y(tǒng)以及可見(jiàn)光成像系統(tǒng)當(dāng)中，最終輸出各個(gè)波段的視頻圖像，圖2 為電暈放電測(cè)定試驗(yàn)中示意圖。

1.2 基于dianyun軟件的電暈放電缺陷檢測(cè)

圖1：電暈放電測(cè)定裝置四個(gè)基本開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2：電暈放電測(cè)定試驗(yàn)中示意圖

利用電暈放電測(cè)定裝置完成對(duì)各個(gè)波段的電暈放電光信號(hào)視頻圖像采集后，利用dianyun 后臺(tái)軟件，根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《帶電設(shè)備紫外診斷應(yīng)用規(guī)范》，完成對(duì)金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷的檢測(cè)。首先點(diǎn)擊電腦中的dianyun 測(cè)定軟件，選擇V-Q-t 特性試驗(yàn)?zāi)Ｊ絒4]。在彈出的窗口中設(shè)定相應(yīng)的電暈放電檢測(cè)條件，在PDIV/EV 中設(shè)置輸入閾值為10pC；在電暈NG 中設(shè)置輸入閾值為10pC；在限制電壓值中設(shè)置輸入為3.2kV；設(shè)置容許電壓范圍輸入為1kW；設(shè)置輸入電壓印加條件如表1 所示。

表1：dianyun 軟件中置輸入電壓印加條件列表

表2：實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

圖3：部分放電設(shè)定面板設(shè)定

表1 為金屬化薄膜電容器基準(zhǔn)值為1250V 的場(chǎng)合下，對(duì)應(yīng)的輸入電壓印加條件。除此之外還應(yīng)當(dāng)將金屬化薄膜電容器的部分放電設(shè)定面板設(shè)置為如圖3 所示的設(shè)定條件。

圖3 中具體設(shè)定值為，INPUT：1/1；PPS：50；顯示：1/1。

在檢測(cè)前，還需要利用假品代替需要進(jìn)行測(cè)定的金屬化薄膜電容器，其目的是確定其在測(cè)定過(guò)程中的動(dòng)作變化情況。將假品精準(zhǔn)擺放在測(cè)定裝置架子上，接通配線，并關(guān)閉裝置門。按壓電荷校正按鈕，根據(jù)校正用脈沖發(fā)生選擇「20pC」，再利用測(cè)定裝置的GAIN ADJ.將顯示屏中表的指針設(shè)定在數(shù)值為20 的位置上，并點(diǎn)擊“OK”按鈕。如圖4 為電荷校正局部放電定位示意圖。結(jié)合圖4所示，為在局部放電中獲得高精準(zhǔn)的時(shí)頻分辨率，就必須最大限度上減小信號(hào)損失，盡量保證局部放電超聲波信號(hào)的聲發(fā)射信號(hào)是完整、有效的[5]。

待完成對(duì)確定金屬化薄膜電容器動(dòng)作后，點(diǎn)擊加壓按鈕，利用裝置自動(dòng)啟動(dòng)和停止[6]。待測(cè)定完畢后，軟件中顯示部分會(huì)出現(xiàn)“電暈NG 檢出”字樣，若測(cè)定完畢后，并未顯示“電暈NG 檢出”字樣，則應(yīng)當(dāng)立即終止作業(yè)內(nèi)容，聯(lián)絡(luò)相關(guān)檢測(cè)人員接受指示。同時(shí)，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證測(cè)定最多并聯(lián)5 臺(tái)金屬化薄膜電容器，如圖5 所示，并且在連接配線后應(yīng)當(dāng)立即將裝置門關(guān)閉。

完成測(cè)定后，若顯示屏上未顯示任何字樣，則說(shuō)明檢測(cè)合格，即被檢測(cè)的金屬化薄膜電容器并未出現(xiàn)電暈放電缺陷問(wèn)題；若顯示“電暈NG 檢出”字樣，則說(shuō)明并聯(lián)的5 臺(tái)電容器中存在電暈放電缺陷問(wèn)題，為保證檢測(cè)結(jié)果的精度，還應(yīng)當(dāng)將這5 臺(tái)電容器分別進(jìn)行再次檢測(cè)，重復(fù)本文上述步驟，直到分別得出5 臺(tái)電容器電暈放電缺陷檢測(cè)結(jié)果為止。最后將顯示“電暈NG 檢出”字樣的電容器作為不良產(chǎn)品放入到紅箱內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一收納。

圖4：電荷校正局部放電定位示意圖

圖5：測(cè)試裝夾方式

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為驗(yàn)證本文提出的金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中的性能，實(shí)驗(yàn)選用工具和設(shè)備包括：部分放電實(shí)驗(yàn)裝置；電源B101；測(cè)定器框體D91，以及測(cè)定治具，和選擇某生產(chǎn)廠家同一批次生產(chǎn)的593 個(gè)MLC 金屬化薄膜電容器作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

已知這593 個(gè)電容器當(dāng)中包含30 個(gè)存在電暈放電缺陷問(wèn)題的電容器，分別利用本文提出的檢測(cè)方法與傳統(tǒng)檢測(cè)方法分別對(duì)這593 個(gè)電容器進(jìn)行電暈放電缺陷檢測(cè)，設(shè)置本文方法為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)方法為對(duì)照組，完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

分別采用實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的檢測(cè)方法對(duì)593 個(gè)電容器進(jìn)行檢測(cè)，記錄檢測(cè)結(jié)果，得到如表2 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表。

根據(jù)表2 中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在四次檢測(cè)中，實(shí)驗(yàn)組檢測(cè)出來(lái)的存在電暈放電缺陷的電容器個(gè)數(shù)與實(shí)際存在缺陷個(gè)數(shù)完全相同，而對(duì)照組檢測(cè)出存在電暈放電缺陷的電容器個(gè)數(shù)與實(shí)際個(gè)數(shù)相差較大。因此，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以證明，本文提出的金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷檢測(cè)方法可以有效提高電容器電暈放電缺陷的檢測(cè)精度，誤檢率基本為0，具有更高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)金屬化薄膜電容器電暈放電缺陷特點(diǎn)，提出一種全新的檢測(cè)方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了該方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的性能。但在實(shí)際檢測(cè)中，為了進(jìn)一步提高金屬化薄膜電容器的運(yùn)行質(zhì)量，在外包處理工序中必須將噴金條殘留清理干凈，并在焊接之前需要進(jìn)行再次檢測(cè)。結(jié)合本文檢測(cè)方法，在裝配前提前檢測(cè)出不合格的產(chǎn)品。本文不足之處在于沒(méi)有對(duì)金屬化薄膜電容器造成電暈不良進(jìn)行深入分析，這一點(diǎn)將作為金屬化薄膜電容器電暈放電方面日后的研究方向之一。希望通過(guò)本文設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)踐后進(jìn)行推廣，將會(huì)給金屬化薄膜電容器局部放電的巡檢帶來(lái)良好的范例，從而進(jìn)一步提高電容器的綜合性能。