低压并联电容器
通过引进国外技术和生产线,在20世纪90年代实现了低压并联电容器产品的更新换代。以金属化聚薄膜为介质的自愈式电容器取代了传统的铝箱为极板的油浸纸介质电容器,2003年的产量已达15000Mvar以上。自愈式电容器的主要优点是单台容量大、介损小、体积小、质量小、价格低,同时它也使低压无功补偿装置的面貌焕然一新。新装置单柜容量大,广泛采用电容器接触器或晶闸管、机械复合开关,采用了以无功量、功率因数为控制对象的各种***的控制器,低压静补装置(SVC)也已问世。图1显示一个电容器的基本寄生组成,其由等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)组成,并且以曲线图呈现出三种电容器(陶瓷电容器、铝质电解电容器和铝聚合物电容器)的阻抗与频率之间的关系。
成套装置
近20年来,国产并联电容器装置有了很大的发展。主要有以下特点:
①电压等级高,整组容量大,单台一般为334-800kvar,电压为6-500kV,整组1-400Mvar。
②主断路器为真空、SF6开关油。过电压保护采用用避雷器,电容器组的保护方式较多,并趋于完善。
③设有的放电装置,通常用电容器内放电电阻电容器放电线圈,放电线圈具有保护用二次线圈
④装置的内部故障保护采用外熔断器或内熔丝、继电器保护等。
与国外产品的技术差距
我国电容器制造技术与跨国公司相比,总体差距仍然较大,国产电容器在体积、质量、耗材等经济指标上还有较大差距。性能有待提高,无功补偿装置的配套设备也急待开发新产品(如选相分合开关)和提高产品质量(如开关的重燃、串联电抗器的绝缘问题)。尤其在技术含量较高的高电压等级产品上,国内目前仅有少数企业能够生产,因此技术水平将成为评判国内企业发展前景的的指标之一。但Dichtel指出,该新型材料可以经受成千上万次的充放电循环,且没有任何退化的迹象。
寄生电容器知识详解
电源纹波和瞬态规格会决定所需电容器的大小,同时也会限制电容器的寄生组成设置。图1显示一个电容器的基本寄生组成,其由等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)组成,并且以曲线图呈现出三种电容器(陶瓷电容器、铝质电解电容器和铝聚合物电容器)的阻抗与频率之间的关系。表1显示了用于生成这些曲线的各个值。这些值为低压(1V~2.5V)、中等强度电流(5A)同步降1压电源的典型值。普通的电解电容器在环境温度为90℃时已经损坏,如:EPCOSB41303,B43303等型号的电解电容器。
作为超级电容器,其电荷的转移很快,充、放电的速度以秒为单位,而传统电池的充电则需要数个小时。理想状态下,该电容器可以应用于诸如电动汽车再生制动系统中,使用制动能量来产生电流并实现电流的即时存储。
麻烦的是,由于表面积的限制,超级电容器的容量是有限的,远远低于当电池以卷的形式进行储电的电容量。公司曾经试图增加电极的表面积,例如将多孔导电材料(如目前市场上占主导地位的活性炭)应用于电容器中。但是,他们总是希望做得更好。
解决有限电容的一个方案是制备表面积非常高的材料,如碳纳米管和石墨烯。这两种物质是由单层碳原子构成,已经用于制造高容量的超级电容器。但这两种材料本身十分昂贵,生产相对困难,实现大规模应用不大容易。另一种氧化还原-活化分子,该分子容易吸收电子,然后释放电子。但氧化还原-活化分子材料有自己的不足。寄生对陶瓷、铝和铝聚合物电容器阻抗的改变不同图2显示运作在500kHz下的连续同步调节器模拟的电源输出电容器波形。在经过一些电子周期之后,材料本身就会遭到***,其他材料则无法制作多孔的超级电容器。
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