电容器

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇电容器范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

电容器范文第1篇

用铌氧化电容器，将您的通孔铝电容式印刷电路板设计变成一个较小的SMT装配怎么样?如果考虑音频系统制造商最新的反馈的话，这个主意很不错吧!

时光倒退回到档案馆，去找到Pease Porridge，这篇文章全面分析了铝与音频电路中其他电容技术的声音特性。其结论是，尽管在示波迹或测量特性上没有任何不同，但使用铝电容器的在听觉体验上显得更顺畅。

现在低ESR氧化铌电解电容器与铝电容器相似。日本著名音响制造商最近的实验结果表明，即使如10μF低量级的容量也是有可能获得很好的音质的，100μF量级提供最高端音质当然不在话下。

撇开主观高保真音响爱好者分析不谈，大量很难确定的也支持从铝铅向铌氧化SMT的转换以适应于广泛的电力应用，包括：

结合了高电容，低ESR，低残余感应系数。

低压交流波纹改良随时间、温度的稳定性没有问题。

宽松的温度和湿度环境将铌氧化电容器列入音频应用中。

确定的SMT EIA标准大小。

高温回流焊可与振动或冲击ROHS兼容。

提高了可靠性。

改善了纹波性能。

高电容值低ESR低ESL

当把电源中的铝与铌氧化作比较时，ESR与频率关系是一个关键因素。在许多应用中，电容值较低时铌氧化电容器可用等价滤波取代铝电容。

对配电与主板ASIC解耦而言，低电感也很重要。原位分析表明，从通孔到SMT的升级能即时改善ESR，转化为暂态负荷变化和纹波处理。

铌氧化电容器的另一个特点是，他们可以在最小电压降状态下工作(见可靠性一节)，因此额定电压6.3V的装置，适合用于5.5V输出轨。再加上专为核心应用而设计的低电压等级，电容量可进一步最大化，680μF可供2.5V应用。

改善稳定性

使用时，标准铝在40～85℃操作范围内寿命会更长，标准可靠性应用仅限于105℃以下。另一方面，铌氧化电容器运作在一额定电压范围：55～85℃，最大不超过125℃电压降。

参数方面，若其运作在温度范围上，铝电解电容器将有一个最大的电容变化(C)，40℃时是20％，105℃时也是20％，变化量通常为10％～15％。铌氧化在越广的范围之内温度特性越严格，55℃时C为10％，125C时C为12％，但通常在此极限下5％以上范围内。

另一个与温度相关的参数是ESR。在铌氧化电容器中，功率应用滤波性越好，ESR高温下反而会减小。重要的是，铌氧化电容器所用的材料基本上没有耐磨穿装置，所以随时间推移这些参数将保持在极限值内。

温度和湿度

终端用户制造工艺的一个关键部分是印刷电路板附加装置，通常采用回流焊或波焊料。铌氧化技术基于固态电解质系统，此系统装在带兼容引线框架的环氧铸模里。

这种结构有一级湿度灵敏性，因此能够经受住多种无铅型回流曲线，即表面贴装生产线无须干燥剂包装或特别处理。铌氧化电容器用铌氮介质，是钽的同系材料，具有相同封装装配的标准EAI容器尺寸：A(3216)，B(3528)，C(6032)，D类(7343)和E(7343H)。

提高可靠性

名义上可靠性为0.2％每1000小时，铌氧化故障率规格是其可靠性低于商业铝电解5倍的一个因素。另一个优点是低热量指数的负极材料，这使它得以分散更多电力而不会过热。然而，所有元件都需要考虑在边缘值附近使用时的情况。这是铌氧化提供的另一项优势。比起其他电解技术，使用铌氧化为电容器负极基料，导致一个良性失效模式。如果过应力上升到额定电压就会击穿，参数泄漏可能随之增加，但此部分仍可以作为电路中的一个电容器。事实上，铌氧化是唯一不因电应力产生非短路故障模式的电解技术。

再说音频

电容器范文第2篇

摘 要：本文主要对超级电容器领域的相关专利申请的分析进行了梳理，并进行了举例说明。超级电容电极材料主要包括碳材料、金属氧化物材料、导电聚合物材料以及复合材料，本文主要介绍了碳材料在超级电容器领域的应用，并具体从活性炭、碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管、石墨五个分支分别介绍了超级电容器。

关键词：超级电容器;碳材料;活性炭;碳纤维;碳气凝胶;碳纳米管;石墨;专利申请

1 不同电极材料在超级电容器上的研究与应用

1.1 碳材料

碳材料是最早被用作电极材料的，碳材料电极先后出现了多孔碳材料、活性炭材料、纳米碳纤维、碳纳米管等多种材料。碳材料的特征主要表现为双电层特性，双电层电容器充电时在电极/溶液界面通过电子和离子或偶极子的定向排列产生双电层电容储能，其电荷及电位分布如图1（a）所述。加上直流电压后，经过一段时间在2个极化电极与电解液的界面上就会形成新的双电层，其电荷与电位分布如图1（b）所示。充电时通过外部电源，电子从正极转移到负极，同时，溶液中的正负离子各自反向扩散到电极表面，能量以电荷形式存储在电极材料与界面之间。由于电极电荷和溶液中反电离子的相互作用，离子不会迁移到溶液中去，保证双电层的稳定。

目前已经公开的有关碳基材的超级电容的申请有2560篇，其中多孔碳因具有较高的比表面积和孔隙率，且相对于碳纳米管、石墨烯等具有成本低廉、原料丰富、适合大规模生产等优点依然是超级电容器的热门电极材料。何孝军等人采用花生壳为原料、KOH为活化剂，所得多孔炭材料作为超级电容器电极材料表现出较好的稳定性（CN102417178）。而且，作为多孔碳的一种，活性炭作为超级电容的电极材料有着更进一步的优势，将具有1600cm2/g特定表面的活性碳细微粒子放入模具，不使用任何粘结剂，施加300kg/cm2的压强，分别供给一个90秒钟的750A的离子脉冲电流和一个120秒钟的1000A的热电流，从而产生一个薄圆盘形的细微碳粒子的多孔烧结体，即得到活性炭电极（JPH0378221 A五十铃汽车有限公司）。然而，活性碳系列的材料导电性较差，所得电容器等效串联电阻大。而且该活 性碳系列的比表面积实际利用率不超过30%，电解质离子难以进入，因此不 适于用作超级电容器的电极材料。碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）的出现为超级电容器的开发提供了新的机遇，它具有良好的导电性能且本身的比表面积大，制得的超级电容器 具有较高的比电容量和电导率。（CN101425380清华大学）

然而，无论怎样，以碳材料作为电极材料虽然有诸多优点，但是由于其只利用双电层储存能量，在性能方面有所限制，因此出现了金属氧化物材料的电极开发与研究。

1.2 金属氧化物材料

法拉第赝电容电极材料的研究主要集中在金属氧化物上，比如氧化钌，氧化镍，二氧化锰等。他们不同于双电层电容器中碳材料电极那样存储能量，而是在电容器进行充放电时，金属氧化物与溶液的界面处发生可逆氧化还原反应，从而获得更大的比容量。目前世界范围内关于金属氧化物材料的超级电容的专利申请量为413篇。刚开始研究的电极材料是氧化钌材料，然而，由于钌金属属于贵金属材料，虽然其拥有良好的效果，由于价格昂贵，很大的程度上制约了钌金属电极材料的应用。所以，后来人们开始将目光转向其他的廉价金属以替代氧化钌，或者利用碳材料或其他金属化合物与其进行复合，在提高电极材料的同时，减少氧化钌的用量从而降低超级电容器的制造成本。比如，以二氧化锰作为电极材料，形成超级电容器（JP3935814 夏普公司），由于MnO2在充放电过程中发生了可逆的氧化还原反应，其比电容远高于活性炭电极的比电容。

1.3 导电聚合物材料

导电聚合物超级电容器与金属氧化物电容器同属于赝电容型超级电容器，因其良好的固有导电率和高能量密度，同时又有相较于金属氧化物更低成本的特征，成为了一种常用的电极材料。距今为止，有关导电聚合物电极材料的专利有250篇。导电聚合物超级电容器的最大优点就是能够在较高的电压下进行工作，克服金属氧化物超级电容器工作电压不高的问题。对阴极基材表面进行化学蚀刻，如涂覆腐蚀性物质或实施电化学蚀刻等，然后涂覆导电聚合物涂层，所述导电涂层包含烷基取代聚（3，4-乙烯二氧噻吩），采用这种聚合物，得到比许多传统涂层材料更高的电容（CN103310985 AVX公司）。通过使用规定的导电性高分子结合于表面，并且具有规定的直径的细孔容积为特定的比率的多孔质碳材料作为电极材料，可获得具有高静电容量，循环特性优异的双电层电容器。所述电性高分子为选自聚苯胺、聚吡咯、聚吡啶、聚喹啉、聚噻唑、聚喹喔啉以及它们的衍生物中的至少1种（WO2012050104 横滨橡胶株式会社）。

1.4 复合材料

为了进一步增大超级电容器的能量存储，使其具有赝电容性能以及双电层特性，单一材料作为电极材料不再满足人们的需求。制备利用碳材料作为基体的复合材料不仅增加了活性材料的有效利用，也增加了复合材料的导电率以及机械强度，现今，已有大量的文献和专利对碳材料作为基体来改善复合材料的电化学性能进行了研究，仅涉及复合材料的专利申请量就达到了355篇。例如，通过使氧化钌和特定的碳材料复合化，可以使氧化钌的比表面积和电极物质的空间这两者扩大，从而通过纳米复合化来实现电荷利用率的提高（CN1964917B 国立大学法人东京农工大学）。因此，未来对于超极电容器复合电极材料的研究可能会吸引越来越多的目光。

2 碳电极材料在超级电容器上的研究与应用

理论上，电极材料的比表面积越大，容量越大，越适合作为电容器电极材料。实际上，研究发现，高比表面积的碳材料的实际利用率并不高，因为碳材料的孔径分为微孔（<20nm）、中孔（2-50nm）、大孔（>50nm），其中对于形成双电层有利可以作为超级电容器电极的只有大于20nm孔径的材料，因此在提高比表面积的同时还要同时调控孔径的分布。目前，已有多种不同类型的碳材料应用于超级电容器电极材料上，关于碳电极材料的相关专利申请主要集中在活性炭、碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管、石墨五个方面。如图2所示，不同的碳电极材料有不同的特征。

2.1 活性炭

活性炭是一种由无定形碳和石墨微晶组成的多孔材料，一般在多孔碳的比表面积大于500m2/g时被称为活性炭。由于活性炭的微孔而具有大的比表面积，因此，通常使用包含活性炭的电极材料用作超级电容器的电极，使其表面与电解质接触（KR20100011228 LS美创有限公司）。然而活性炭的导电性不强，因此在利用活性炭制得电极时，可以对普通活性炭进行化学改性，使之具有良好的导电性、较高的表观密度和高比容量，并加入乙炔黑等导电剂以增强活性炭电极的导电性（CN1419256 A成都茵地乐电源科技有限公司）。

而且，活性炭的来源十分广泛，作为超级电容器的关键材料直接影响到超级电容器的性能。目前，常用的活性炭的制备原材料主要来自石油基原料、植物、甚至污泥等，例如，以甘蔗渣（例如冲绳产或其它的来源）获得的原料经碳化获得碳化物，将碳化物进行碱活性化得到活性炭（CN101503189 产业技术研究所股份有限公司）;以小麦面粉、玉米面等为原料制备超级电容器用活性炭（US8318356B2 康宁股份有限公司）;利用低密度农业废弃物，通过二氧化碳或者水蒸气活化从而制备活性炭（US6537947B1 迪尔公司）。因此，活性炭的来源广，成本低，也是其一直备受青睐的重要原因。

2.2 碳纤维

碳纤维属于高效吸附性材料，由于其表面碳原子的不饱和性，它可以以化学形式结合其他原子和原子团，因此碳纤维具有更由于活性炭的吸附性能。利用高密度的高导电性碳纤维作为负极活性物质，所制得的超级电容器的库仑效率将提高90%或者更高（JP2811389B2 B2 日本电池株式会社）。通过添加细微碳纤维来改善充放电容量、改善电极极板强度，这里提到的细微碳纤维，一般是利用烃的热分解气相法制造的（JPH5-321039 昭和电工株式会社），这种碳纤维的直径通常为0.01-5um。然而，为了提高电池或电容的充放电容量，以提高负极材料的结晶性来提高容量时，不仅仅是负极材料，进而对添加材料也要求具有放电容量高的材料。因此，对于其添加材料的碳材料，提高其结晶性并获得导电性好的细微碳纤维是十分有必要的（CN1343269 A昭和电工株式会社）。现在，关于碳纤维作为超级电容器电极领域的研究仍然吸引着众多学者的关注，有关的专利申请量为157篇。

2.3 碳气凝胶

碳气凝胶是由美国人Pekala首先发现的一种新型纳米多孔材料，一经出现立刻引起各国研究工作者的浓厚兴趣。通过调整碳气凝胶的孔隙大小，其具有更优良的导电性（JP2011159960 三星电机株式会社）。另外，由于经过溶胶-凝胶化反应得到的碳气凝胶材料一般呈块状，这时需要把块状气凝胶球磨成微米级粉末（～10μm），不仅费时费力，还费钱。因此出现了一种直接制得粉末状碳气凝胶的制备方法，可以满足应用多样化的需求（CN103449406 A 中山大学）。但是，现阶段制备碳气凝胶的工艺较为复杂，在制备碳气凝胶的前驱体时通常采用超临界干燥技术，该方法成本高，过程复杂，生产周期长，规模化生产难度大，并且具有一定的危险性，因此各国的研究者都在探索常压干燥代替超临界干燥的制备工艺。

2.4 碳纳米管

自1991年日本NEC公司的Iijima发现碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）以来，其具有的优良的机械和光电性能，被认为是复合材料的理想添加物。纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此，按照石墨烯片的层数，碳纳米管材料可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。为了获得更高的电容量，将碳纳米管与一结合剂混合，模制成一平板价型，制得电极，其中碳纳米管可以是单壁或者多壁碳纳米管（CN1317809株式会社日进纳米技术）。将碳纳米管将单壁碳纳米管与甲醇溶液混合搅拌制得单壁碳纳米管的分散液，将此分散液在减压气氛中通过PTFE滤纸得到一纸膜压单壁碳纳米管片材，将该片材放置于刻蚀铝箔的表面，然后设置隔膜等，制得超级电容器（US2010259867 A1 日本化工株式会社）。以多壁碳纳米管为原料，与浓硫酸和浓硝酸混合加热，获得预氧化的碳纳米管，清洗后与插层剂混合烘干后二次加热，膨胀后得到石墨烯纳米带，活化处理后得到多孔石墨烯纳米带制备超级电容器（CN103332689中国科学院宁波材料技术与工程研究所）。或者将单层碳纳米管与多层碳纳米管混合，与粘结剂作用制得电极材料（JP2008010681 A爱考斯研究株式会社）。

2.5 石墨

单层石墨材料作为新型的超级电容器的电极材料，是利用其二维结构，具有极大的比表面积，低比重，单片片层厚度在0.34nm～2nm之间分布，表面的官能团存在使单层石墨材料与电解液充分润湿。与传统的活性炭作为电极材料的超级电容器相比节省能源;与碳纳米管

作为电极材料的超级电容器相比，成本低廉。新型的超级电容器性能

良好，具有很高的比电容及高的能量密度（可达50Whkg-1），其比功率更可高达40kWkg-1（CN101383231 南开大学）。

3 总结

电容器范文第3篇

在学习电容器的作用时，由于电容器的充电、放电现象太抽象，许多学生甚至都没有见过电容器，所以对电容器能“盛电”理解不深刻，笔者尝试做了一个“盛电杯”.实物图如图1所示.

在引入新课时，首先让学生观察并触摸“盛电杯”，初步观察杯子结构，并总结实验装置的结构：内、外两层金属锡箔是导体，中间是绝缘的塑料.然后请一个同学摇动感应起电机，把感应起电机的一只金属杆接触杯子的内侧金属锡箔，另外几个学生和教师一块手拉手，教师的另一只手握住杯子把柄，手指接触杯子的外侧金属锡箔.随后让末端一个学生用手触摸杯子内侧，所有人感到被电了一下，说明杯子上带了电，这个杯子可以“盛电”.这个小实验给所有学生一个直观的印象，让他们明白电容器可以“盛电”.

2 展示被“解剖”的电容器

将一个已经解剖好的薄膜电容器轻轻展开，让学生观察元件结构，并对比“盛电杯”的内部构造.学生观察总结：该元件有两片锡箔，中间是一层绝缘体薄膜.

教师补充，在两个相互靠近的导体中间夹上一层绝缘物质就构成一个电容器.这两个导体叫做电容器的两个极板，中间的绝缘物质也叫电介质.实际上任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以称为一个电容器.

3 “电量平分法”探究电容器的电容

为了研究充电后的电容器的电压与电荷量的关系，人教版教材采用类比的方法，类比水容器的盛水能力，然后定性总结了电容器的电压与电荷量成正比.这样的处理方法并不容易被学生接受.电容器的电压可以用数字电压表测量，可是电荷量不容易测量，所以笔者采用了“平分电量”的方法.实验原理图和实物图如图2和图3所示.

（1）实验步骤

①电键S2与b连接，给电容器A充电，用数字电压表测出A两端电压U1；

②电键S2与a连接，给电容器B充电，用数字电压表测出A两端电压U2；

③断开电键S2，闭合电键S1，电容器B放电，然后断开电键S1，重新与a连接，用数字电压表测出A两端电压U3；

（2）实验数据如表1.

表1A的电量QQ/2Q/4A的电压U1=1.68 VU2=0.84 VU3=0.42 V （3）实验结论

学生完成实验并总结：在误差允许的范围内，电荷量减半时，电压也减半，电荷量减为原来的四分之一时，电压也变为原来的四分之一.一个电容器所带的电荷量与两极板间的电势差U成正比，电荷量与电势差的比值Q/U是一个常量.

教师补充，科学家们经过多次实验发现，对同一个电容器，电量与电压的比值一定.也就是说Q∝U，所以Q=CU，所以C=QU，当电压是1 V时，C在数值上等于Q的大小，C越大，Q越大.进一步的实验发现，不同的电容器这个比值一般是不同的，所以这个比值表征了电容器储存电荷的特性.就把这个物理量称为电容器的电容.

4 利用数字电容表探究平行板电容器的电容

人教版教材中研究平行板电容器的电容时，把充好电的平行板电容器与静电计相连，根据静电计张角的大小判断电压的大小，进一步研究平行板电容器与哪些因素有关.这个实验受困于天气条件，实验原理相对复杂，用于分组实验很难操作成功.笔者在上课时直接利用数字电容表测量平行板电容器的电容，简单高效地完成了实验.

（1）实验器材：数字电容表一只，平行板电容器一对，两根导线，课本，“35 V 1000 μF”的电容一只.

（2）实验步骤

①学会使用数字电容表：首先打开电源，把选择开关打在2000 μF档位，把黑表笔接在有负号的1000 μF的电容器的一个极板上，红表笔接在另一个极板上，读出数据并与1000 μF比较.

②把选择开关打在最小档位，测量平行板电容器的电容，保持两板距离一定，改变正对面积，观察电容表读数的变化，并填入表2中.

③保持正对面积一定，改变两板间距离，观察电容表读数的变化，并填入表2中.

电容器范文第4篇

可变电容器是一种电容量可以在一定范围内调节的电容器，通过改变极片间相对的有效面积或片间距离改变时，它的电容量就相应地变化。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。

电容亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。电容是指容纳电场的能力。任何静电场都是由许多个电容组成，有静电场就有电容，电容是用静电场描述的。

（来源：文章屋网 ）

电容器范文第5篇

关键词：集合式电容器 涌流 过电压 谐波放大

1　前言

平顶山供电区地处华中电网火电基地之一，多数变电站运行电压偏高，所以过去各站均未装设无功补偿装置。这就造成平顶山供电区内缺乏无功，功率因数偏低，线损率偏高。随着有载调压变压器的广泛使用，经计算分析，安装补偿电容装置后，与变压器有载调压装置配合，大部分变电站可满足母线电压的要求，同时也提高了系统功率因数，达到《城市电力网规划设计导则》的有关规定和一流供电企业的考核要求。于是从1998年起，平顶山供电区相继在辖区内的1个220kV变电站、5个110kV变电站和2个35kV变电站装设了集合式电容器成套装置。

并联补偿电容器在运行中存在操作过电压、合闸涌流及放大谐波电流等一系列问题，这是设计工作中所必须考虑的。笔者参加了在这些变电站装设集合式电容器成套装置的安装设计工作，设计工作中遇到了较多问题，

通过对有关专著的学习研究和向有关专家请教，对这些问题有了一些初步的认识。这里针对一些具有普遍性的问题，结合平顶山供电区的具体做法，进行一些简单的归纳和分析，以便于和广大同行进行分析和探讨，共同提高对电力电容器的认识。

2　变电站无功补偿容量的确定

根据无功分层平衡，就地补偿的原则，变电站装设的无功补偿装置仅用来补偿站内的无功损耗。站内的无功损耗主要是主变的无功损耗，包括励磁损耗和漏抗损耗两部分，励磁损耗属不变无功损耗，其值为变压器额定容量的比例即变压器的空载电流百分数，数值较小。漏抗无功损耗与变压器的运行负荷大小有关，在变压器无功损耗中占绝大部分。因此在计算时必须根据主变当前负荷并考虑到负荷将来的发展，计算出主变的无功损耗后，结合集合式电容器产品规格，来确定无功补偿容量。

3　集合式电容器的选用

集合式电容器由多个带小铁壳的单元电容器组成，单元电容器是全密封的，其内部主要是多个并联的装有内熔丝的小电容元件和液体浸渍剂。单元电容器按设计要求并联和串联联接，固定在支架上，装入大油箱，注入绝缘油，组成集合式电容器。

我们采用的集合式电容器全部为全膜介质，全膜产品较膜纸复合产品损坏率很低，且体积小、重量轻、介损低、节能，元件击穿时击穿点的膜熔化，不析出气体，大大提高了产品的可靠性。

我们采用的集合式电容器可分三档（分Q／3、2Q／3和Q三档，Q为集合式电容器总容量）或两档（分Q／2和Q两档调容，这使变电站可根据负荷变化合理调整补偿容量，避免负荷轻时电容器投不上的弊病。调容须在断电情况下进行，调容的方式有抽头调容和转换开关调容两种。

使用转换开关调容的集合式电容器调容转换开关置于集合式电容器的箱体内，由调容转换开关引出一根16芯控制电缆至调容控制器，在断电情况下通过调容控制器上的档位转换按钮实现集合式电容器的调容。调容控制器上还装有远动接口，所以采用转换开关调容的集合式电容器为电容分组自动投切、实施无功、电压综合控制以及实现远方操作创造了条件。其缺点是若转换开关出现故障，需打开集合电容器箱体进行维修，这需厂方派技术人员现场指导。

使用抽头调容的集合式电容器在电容器箱体上一般按总容量的1／3和2／3引出抽头，并在箱体上安装两组调容隔离开关，通过操作调容隔离开关，对集合式电容器进行调容。其优点是调容隔离开关装置的故障机率较低，出现故障后也容易维修，缺点是使用抽头调容的集合式电容器体积较大，难以实现远动、自动功能。

在平顶山供电区变电站装设无功补偿装置前，除郏县变和龙泉变外其它各已建成的变电站均未预留装设电容补偿装置的位置，多数变电站内可利用空地较少。根据我局实际情况，比较其优缺点，我们确定采用集合式电容器成套装置对各已建成的变电站进行无功补偿。

目前全膜、充油的集合式电容器已成为并联补偿电容器的主导产品。但更先进的产品已经出现并投入运行。

3．1　充气集合式电容器

这种集合式电容器的内部电容器单元与常规集合式电容器相同，但在大外壳中采用SF6等气体进行绝缘和散热，在场强和容量相同的情况下含油量为常规集合式电容器的1／8，大大降低了故障情况下造成火灾的危险性，当然也不存在渗漏油的问题。充气集合式电容器更易维护，只在气体压力低于0．005MPa时，充入少量氮气既可，而这一般是在产品正常使用十年之后的事。另外充气集合式电容器还具有零部件种类少，结构简单；重量轻，安装运输方便；防爆，经济性能好（成本与常规集合式电容器相当）等优点。

3．2　箱式电容器

箱式电容器基本上相当于去掉单元电容器小金属外壳的集合式电容器，这就排除了单元电容器对小金属外壳击穿的可能性，提高了可靠性。用油量少，较同等级的集合式电容器重量减轻30％左右。箱式电容器在比特性、制造成本、消耗金属材料和冷却介质以及重量等技术经济指标上均优于集合式电容器，但若发生内部故障则必须返厂修理。在日本，集合式电容器经过短暂时间即被箱式电容器所取代。

3．3　干式可自愈高压并联电容器

这种电容器的元件采用金属化聚丙烯膜绕卷而成，并由树脂灌封，多个这种电容器元件并联组成电容器单元，电容器单元电压限制在1kV左右。多个电容器单元串联组成这种电容器。这种电容器难燃、难爆，免维护，为模块结构，可根据需要扩展成不同容量。

这些更先进的产品应是我们今后选用并联补偿电容器时重点关注的对象。

4　并联补偿电容器投入电网时的涌流计算及串联电抗器的选择

在电容器（组）投入电网运行的瞬间总会出现高幅值的电流，称为涌流。若不串联电抗器加以限制，涌流峰值可能超过电容器（组）额定电流的100倍。在高幅值涌流的冲击下，不仅会使电容器发生损坏，还会使电网中的开关、电流互感器等设备受损，继电保护设备误动。

并联补偿电容器装置的合闸涌流限值为电容器额定电流的20倍，当超过时应装设串联电抗器予以限制。装设的串联电抗器仅用于限制合闸涌流时，电抗率宜取0．1％～1％。

结合平顶山供电区谐波治理情况，考虑到集合式电容器成套装置中为限制某次谐波而配置大电抗器时一方面增加无功损耗，另一方面还将提高电容器端子上的运行电压，提高过电压水平，影响电容器的安全与寿命。所以我们的集合电容器成套装置中均配置K＝1％的小电抗器，仅用来限制合闸涌流。

5　并联补偿电容器的过电压保护

5．1　目前国内外主要使用氧化锌避雷器（MOA）对并联补偿电容器进行操作过电压保护。试验研究中的数据表明：

①各种操作过电压中，分闸操作时的过电压是主要的，其中分闸操作过电压又主要出现在单相重击穿时，两相重击穿和一次操作时出现多次重击穿的机率均很少。

②单相重击穿的突出特点是电容器极间电压基本不升高，过电压主要在中性点对地的杂散电容上，然后由中性点传递到非重击穿相，因此，无论直接限制相—地间电压，还是限制中性点—地间电压，均能达到限制单相重击穿过电压的目的。这种过电压可超过4（P．U）。而当电源侧有接地故障时发生单相重击穿，其过电压倍数更高。

③两相重击穿由于重击穿后时间上的差异，不仅可能产生极对地的过电压，也可产生电容器的极间过电压。极对地过电压是在一相首先击穿后，即单相重击穿过程中产生。随即在另一相断口上产生很高的恢复电压，而使断口击穿，即形成两相重击穿。两相重击穿后在两相的电容、电感回路中产生强烈的暂态过程，由此在电容器极间产生过电压。过电压值与网络参数、XL／XC值等有关。两相重击穿时极间过电压可达3（P．U），而极对地过电压却远没有带接地故障时的单相重击穿严重。如电容器相间杂散电容与回路中的电感发生谐振，则可能产生更高的过电压。

④电源侧有单相接地故障时的单相重击穿，对电容器的极间电压无影响；两相重击穿时过电压也不受单相接地的影响。

以上四点是我们确定避雷器接线方式和选择避雷器参数的主要依据。

5．2　保护并联补偿电容器用MOA的接线方式

典型的对集合式电容器进行操作过电压保护的MOA的接线方式见图1。

图1a接线将串联电抗器串接在集合式电容器之前，将MOA接在串联电抗器和集合式电容器之间。图1b接线将串联电抗器后置，将MOA接在集合式电容器和串联电抗器之前。由于串联回路中电容器和电抗器上的电压相位总是相反的，所以，对于图1b接线方式，避雷器上的电压要低于电容器上的电压，使电容器极地间过电压不能得到有效的保护。

运行中，使用MOA采用传统的相地保护方案限制单相重击穿过电压时，多次发生避雷器的爆炸事故。因此，武汉高压研究所和东北电力试验研究院都在自己的研究报告中提出了中性点避雷器的保护方案，并建议以此代替传统的相对地保护方案。即采用图1c接线，报告中分析认为，中性点避雷器有以下优点：

①正常运行时荷电率接近于零，仅在电源侧有单相接地故障时荷电率较高，这使避雷器电阻片得以自恢复，大大延缓避雷器的老化速度，减少了避雷器的损坏事故，对电容器的安全运行有利；

②使用避雷器数量少，最经济；

③避雷器接在中性点，万一发生爆炸事故，难以形成相间短路，事故影响面小。

但是，当电源侧有单相接地故障时开断电容器发生单相重击穿，中性点避雷器的工作条件更为严酷，它将同时吸收电源、电容器组和中性点杂散电容释放的能量，易引起避雷器爆炸，因此，中性点避雷器的使用条件还要局限于不考虑电源侧有单相接地故障时的单相重击穿，或对运行条件加以限制：当电源侧有单相接地故障时不能作停运电容器的操作。

对于两相重击穿时产生的极间过电压避雷器的图1a～图1c三种接线均限制不了，为限制两相重击穿过电压同时也能限制单相重击穿过电压，可采用图1d和图1e接线。但由于电容器极间耐受电压水平较低，用于电容器极间过电压保护的MOA的直流1mA参考电压只能选择在（1．86～2）Un左右，在两相重击穿时承受过大的放电能量，极易造成用于电容器极间过电压保护的MOA的损坏，因此，这种保护方式是不完全可靠的。两相重击穿过电压发生的概率很小，为此增加用于电容器极间过电压保护的MOA的2ms方波通流能力得不偿失，最好的解决办法是选用不重击穿的，至少是不发生两相重击穿的真空开关投切电容器。

经过分析比较，我们对集合式电容器进行操作过电压保护的MOA的接线方式采用图1a接线。避雷器采用有机复合外套的MOA，以避免因避雷器爆炸而造成集合式电容器成套装置的相间短路。由于图1a接线无法限制两相重击穿过电压，我们尽量选用性能良好的真空断路器来投切集合式电容器，要求用来投切集合式电容器的真空断路器必须经过“老炼”处理，并对真空断路器的机构严格进行调整，保证三相同期操动，减少弹跳，以限制重击穿过电压。

6　结束语

通过对这次平顶山供电区大规模装设集合式电容器成套装置的工作的回顾和总结，对变电站的无功补偿装置有这样几个想法。

6．1　按照变电站的无功补偿装置仅补偿站内无功损耗的原则来确定变电站无功补偿容量时，准确掌握变压器的负荷情况是非常重要的。因为变电站的无功损耗主要是变压器的无功损耗，变压器的无功损耗直接受其所带负荷的影响。因此确定变电站无功补偿容量时，首先应准确掌握变电站当前的负荷情况，包括其年最大负荷、年最小负荷、月最大负荷、月最小负荷及其负荷在1年内和1月

内的变化规律等情况，然后还需掌握该变电站5年乃至10年的负荷发展，最后根据这些情况确定无功补偿总容量和分档容量。

6．2　目前我们使用电压无功自动控制屏对集合式电容器进行控制，它根据变电站的功率因数和电压水平来调节有载调压变压器分接头和自动投切集合式电容器，但集合式电容器的分档调容仍需在断电情况下手动操作，这就难以充分发挥可调容集合式电容器的优势，也难以使变电站的功率因数和电压水平达到最佳状态。据了解有的厂家已生产出了与其可调容集合式电容器配套的高压可调容智能综合控制器，该装置可根据变电站的功率因数和电压水平，对可调容集合式电容器自动进行调档、投切。该装置同时还对电容器组设有过流、速断、欠压、过压和开口三角形电压保护，并可自动按照电容档位修正保护定值。用这种装置和电压无功自动控制屏结合起来使用，无疑将会提高变电站对电压和无功功率自动控制的水平，更利于保证变电站电压合格，无功功率基本平衡。

6．3　并联补偿电容器组的过电压保护是个相当复杂的技术问题，对采用避雷器抑制电容器操作过电压的研究工作还在继续，特别是一些接线方式下避雷器参数的选择计算，还没有统一的结论。我们对于集合式电容器的运行经验非常少，我们将在今后的运行中，密切关注集合式电容器的运行情况，不断总结经验。

参考文献

［1］　GB50227－1995，并联电容器装置设计规范［S］