紙電容器

紙電容器電力系統的各節點無功功率平衡決定了該節點的電壓水平，由於當今電力系統的用戶中存在著大量無功功率頻繁變化的設備；如軋鋼機、電弧爐、電氣化鐵道等。同時用戶中又有大量的對系統電壓穩定性有較高要求的精密設備：如計算機，醫用設備等。因此迫切需要對系統的無功功率進行補償。

基本介紹

• 中文名：紙電容器
• 外文名：paper capacitor

介紹

紙電容器傳統的無功補償設備有並聯電容器、調相機和同步發電機等，由於並聯電容器阻抗固定不能動態的跟蹤負荷無功功率的變化；而調相機和同步發電機等補償設備又屬於旋轉設備，其損耗、噪聲都很大，而且還不適用於太大或太小的無功補償。所以這些設備已經越來越不適應電力系統發展的需要。

紙電容器

20世紀70年代以來，隨著研究的進一步加深出現了一種靜止無功補償技術。這種技術經過20多年的發展，經歷了一個不斷創新、發展完善的過程。所謂靜止無功補償是指用不同的靜止開關投切電容器或電抗器，使其具有吸收和發出無功電流的能力，用於提高電力系統的功率因數，穩定系統電壓，抑制系統振盪等功能。目前這種靜止開關主要分為兩種，即斷路器和電力電子開關。由於用斷路器作為接觸器，其開關速度較慢，約為10～30s，不可能快速跟蹤負載無功功率的變化，而且投切電容器時常會引起較為嚴重的衝擊涌流和操作過電壓，這樣不但易造成接觸點燒焊，而且使補償電容器內部擊穿，所受的應力大，維修量大。

結論

隨著電力電子技術的發展及其在電力系統中的套用，交流無觸點開關SCR、GTR、GTO等的出現，將其作為投切開關，速度可以提高500倍（約為10μs），對任何系統參數，無功補償都可以在一個周波內完成，而且可以進行單相調節。現今所指的靜止無功補償裝置一般專指使用晶閘管的無功補償設備，主要有以下三大類型，一類是具有飽和電抗器的靜止無功補償裝置（SR：SaturatedReactor）；第二類是晶閘管控制電抗器（TCR：ThyristorControlReactor）、晶閘管投切電容器（TSC：ThyristorSwitchCapacitor），這兩種裝置統稱為SVC（StaticVarCompensator）；第三類是採用自換相變流技術的靜止無功補償裝置——高級靜止無功發生器（ASVG：AdvancedStaticVarGenerator）。

以下對此三類靜止無功補償技術逐一介紹，主要對SVC和ASVG這兩類補償技術作詳細介紹，並指出今後靜止無功補償技術的發展趨勢。

紙介電容器

紙介電容器是由介質厚度很薄的紙作為介質，鋁箔作為電極，經掩繞成圓柱形，再經過浸漬用外殼封裝或環氧樹脂灌封組成的電容器。[1]它有成本低等優點，但損耗較大。主要在頻率較低的電路中作旁路、耦合、濾波等用。

概況

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紙介電容器是有機介質電容器中最古老，歷史最長的一個品種。由於這類電容器的比率電容較大，電容量範圍寬，工作電壓高，成本低而被廣泛套用。因具有以上特點，上世紀八十年代國內外紙介電容器的產量仍然是很可觀的。紙介電容器雖在低壓電路中有一部分被合成膜電容器所代替，但高壓紙介電容器仍占有一定的地位。上世紀九十年代大量生產額定電壓63～30000伏，電容量幾百皮法到十微法的各類紙介電容器。此外還生產用作脈衝、儲能、移相等用途的紙介電容器。[2]

結構

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紙介電容器的實物如圖1-37所示。

紙介電容器是用兩片金屬箔(錫箔或鋁箔)做電極，再在兩層金屬箔中間夾以極薄的電容紙，一起捲成圓柱形或者扁柱形芯子，然後密封在金屬殼或者絕緣材料(如陶瓷、玻璃釉等)殼中製成。改變錫箔或鋁箔的面積，可以製成電容大小不同的紙介電容器。

性質

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紙介電容器是以紙為介質的一類電容器，實際上作為電容器介質的不單純是電容器紙，而是電容紙經過浸漬料浸漬過的複合介質，利用這種複合介質與極板構成電容器。[2]

電容器紙與極板經卷繞成芯子後，再經浸漬(浸漬料有極性或非極性，有固體、液體及半液體)，然後密封。密封的形式有鋁外殼灌注樹脂、鐵外殼、高壓的甚至用陶瓷外殼。紙介電容器有較大的tgδ，所以套用範圍只是在直流及低頻電路中。而且易老化，老化後就使電容器的介電強度隨時間而逐漸下降。該電容器熱穩定性較差，因此電容量穩定性不高，工作溫度又較低，易吸潮，因此要求好的密封條件，才能保證電容器的質量。[2]

分類

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紙介電容器分為有感和無感兩種繞法。有感式的芯子實際上是一個有很多圈數的帶狀線圈，因此電感較大。無感式是將電極箔分別向紙的兩邊錯開，使箔帶的側邊伸出紙帶外邊，卷繞成圓柱形芯子後焊上引線。這樣就使電極箔各圈間相互短接，所以電感很小。這種電容器可在較高的頻率下使用。[3]

金屬化紙介電容器

編輯

金屬化紙介電容器的結構與紙介電容器基本相同，它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代替金屬箔。金屬化紙介電容器的外形如圖1-38所示。

金屬化紙介電容器

金屬化紙介電容器的最大特點是被擊穿後有自愈作用，電路電壓恢復正常後仍能正常工作。一般紙介電容器被擊穿後紙介質被燒焦，兩層金屬箔在被擊穿處熔化在一起，形成短路。而金屬化紙介電容器被擊穿後，被擊穿處的金屬膜在高溫下蒸發，只留下絕緣的小孔，不會短路。[3]

• 參考資料