電解電容范文

導語：如何才能寫好一篇電解電容，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】DC-Link電容；薄膜電容；電解電容；替代

隨著各國出臺新能源相關政策以及新能源產業的發展，該領域的相關產業的發展也帶來了新機遇，電容器作為必不可少的上游相關產品行業也獲得了新的發展機遇。在新能源及新能源汽車運用中，電容器在能源控制、電源管理、電源逆變以及直流交流變換等系統中是決定變流器壽命的關鍵元器件。變流技術在上述系統中普遍得到運用，然而在逆變器中直流電作為輸入電源，需通過直流母線與逆變器連接，該方式叫作DC-Link或直流支撐。因逆變器在從DC-Link得到有效值和峰值很高的脈沖電流的同時，會在DC-Link上產生很高的脈沖電壓使得逆變器難以承受。所以需要選擇DC-Link電容器來連接，一方面以吸收逆變器從DC-Link端的高脈沖電流，防止在DC-Link的阻抗上產生高脈沖電壓，使逆變器端的電壓波動處在可接受范圍內；另一方面也防止逆變器受到DC-Link端的電壓過沖和瞬時過電壓的影響。

為新能源（含風力發電和光伏發電）以及新能源汽車電機驅動系統中DC-Link電容器的運用示意圖圖1、2。

圖1為風力發電變流器電路拓撲圖，其中C1為DC-Link（一般整合到模塊上），C2為IGBT吸收，C3為LC濾波（網側），C4轉子側DV/DT濾波。圖2為光伏發電變流器電路拓撲圖，其中C1為DC濾波，C2為EMI濾波，C4為DC-Link，C6為LC濾波（網側），C3為DC濾波，C5為IPM/IGBT吸收。圖3為新能源汽車系統中主電機驅動系統，其中C3為DC-Link，C4為IGBT吸收電容。

在上述提到的新能源領域運用中，DC-Link電容作為一個關鍵器件，不管是在風力發電系統、光伏發電系統還是在新能源汽車系統中都要求高可靠性及長壽命，其選型顯得尤為重要。下面介紹薄膜電容與電解電容的特性對比及在DC-Link電容運用中兩者的分析對比：

1.特性對比

1.1 薄膜電容

首先介紹薄膜金屬化的原理，薄膜金屬化技術的原理：在薄膜介質表面蒸鍍上足夠薄的金屬層，在介質存在缺陷的情況下，該鍍層能夠蒸發并因此隔離該缺陷點起到保護作用，這種現象被稱作自愈。圖4為金屬化鍍膜的原理圖[1]，蒸鍍前薄膜介質先進行前期處理（電暈或其他方式）以便金屬分子能夠附著在上面。金屬通過在真空狀態下高溫溶化蒸發（鋁的蒸發溫度1400?C～1600?C，鋅的蒸發溫度400?C～600?C），當金屬蒸氣遇被冷卻的薄膜后凝結在薄膜表面（薄膜冷卻溫度-25?C～-35?C），從而形成金屬鍍層。金屬化技術的發展提高了單位厚度的薄膜介質的介電強度，干式技術脈沖或放電運用電容設計可以達到500V/?m，直流濾波運用電容設計可以達到250V/?m。DC-Link電容屬于后者，根據IEC61071對于電力電子運用電容的要求可以承受較為苛刻的電壓沖擊，可以達到2倍的額定電壓[2]。因此使用者只需考慮其設計所需的額定工作電壓就可以了。金屬化薄膜電容器具有較低的ESR，使其能承受較大的紋波電流；較低的ESL滿足逆變器的低電感設計要求，減少了開關頻率下的震蕩效應。

薄膜介質的質量、金屬化鍍層質量、電容器設計及制造過程工藝決定了金屬化電容器自愈特性的好壞。Faratronic生產的DC-Link電容用的薄膜介質主要為OPP薄膜。

1.2 電解電容

電解電容使用的介質為鋁經過腐蝕形成的氧化鋁，介電常數為8～8.5，工作的介電強度約為0.07V/A（1?m=10000A），按照計算對于900Vdc的電解電容需要的厚度為12000A。然而要達到這樣的厚度是不可能的，因為為了獲得好的儲能特性所用鋁箔要進行腐蝕形成氧化鋁膜，表面會形成許多凹凸不平的曲面，鋁層厚度會降低電解電容的容量系數（比容）。另一方面，低電壓的電解液電阻率為150Ωcm，高電壓（500V）的電解液的電阻率則達到5kΩcm。電解液較高的電阻率限制了電解電容所能承受的有效值電流，一般為20mA/?F[3]。

基于上述原因電解電容的設計最高電壓典型值為450V（有個別廠家設計600V）。因此，為了獲得更高的電壓必須用電容器串聯實現，然而因各個電解電容的絕緣電阻存在差異，為了平衡各串聯電容的電壓，各電容必須連接一個電阻。此外，電解電容為有極性器件，當施加反向電壓超過1.5倍Un時，會發生電化學反應。當施加的反向電壓時間足夠長，電容將發生爆炸，或冒頂電解液將外溢。為了避免該現象發生，使用的時候要在每個電容旁并上一個二極管。除此之外，電解電容的耐電壓沖擊特性，一般為1.15倍Un，好的可以達到1.2倍Un。這樣設計師在使用時就不但要考慮穩態工作電壓大小，而且還要考慮其沖擊電壓大小。

綜上所述，可以得出薄膜電容與電解電容如下特性對比表，見表1。

2.運用分析

DC-Link電容作為濾波器要求大電流和大容量設計。如圖3提到的新能源汽車主電機驅動系統就是一個例子。在該運用中電容起到退耦作用，電路特點工作電流大。薄膜DC-Link電容具有較大優勢，能承受較大的工作電流（Irms）。以50～60kW新能源汽車參數為例，參數如下：工作電壓330Vdc，紋波電壓10Vrms，紋波電流150Arms@10KHz。

那么最小電容量計算為：

。這樣對于薄膜電容設計很容易實現。假設采用電解電容，如果考慮20mA/?F，那么為了滿足上述參數，計算電解電容最小的容值為：。這樣需要多個電解電容并聯獲得該容值。

在過電壓運用場合，如輕軌、電動巴士、地鐵等，考慮這些動力通過受電弓連接到機車集電弓，在運輸行進過程中受電弓與集電弓的接觸是間續的。當兩者不接觸時通過DC-Link電容進行支撐供電，當兩者接觸恢復時過電壓就會產生。最壞的情況是斷開時由DC-Link電容完全放電，此時放電電壓等于受電弓電壓，當恢復接觸時，其產生的過電壓幾乎就是額定工作時的2倍Un。對于薄膜電容DC-Link電容可以處理不需額外考慮。如果采用電解電容，過電壓為1.2Un。以上海地鐵為例，Un=1500Vdc，對于電解電容要考慮電壓為：。那么要用6個450V的電容進行串聯連接。若采用薄膜電容設計在600Vdc到2000Vdc，甚至3000Vdc都容易實現。此外，在電容完全放電情況下能量在兩電極間形成短路放電，產生很大沖擊電流通過DC-Link電容，通常電解電容很難滿足要求。

另外，相對于電解電容DC-Link薄膜電容器通過設計可以達到很低的ESR（通常低于10mΩ，更低的

3.結論

作為直流支撐濾波用電容，DC-Link電容早期考慮到成本及尺寸因素大部分選擇電解電容。然而電解電容受到耐壓、電流承受能力（相對薄膜電容ESR高很多）等因素的影響，為了獲得大容量和滿足高壓使用要求，則必須要用多個電解電容進行串、并聯。另外考慮到電解液材料的揮發，所以要定期進行更換，新能源運用一般要求產品壽命要達15年，那么在這段時間內必須更換兩到三次，因而在整機售后服務方面存在不小的費用和不方便性。隨著金屬化鍍膜技術及薄膜電容器技術的發展，采用安全膜蒸鍍技術已經可以用超薄OPP膜（最薄2.7?m，甚至2.4?m）生產出電壓450V到1200V甚至更高電壓的大容量直流濾波電容。另一方面通過DC-Link電容與母排整合，使得逆變器模塊設計更加緊湊，大大降低了電路的雜散電感使電路更加優化。以此同時，薄膜電容制作成本在不斷下降，相比電解電容更凸顯其經濟性，在要求工作電壓高、承受高紋波電流（Irms）、有過電壓要求、有電壓反向現象、處理高沖擊電流（dV/dt）以及長壽命要求的電路設計中，選擇DC-Link薄膜電容替代電解電容將成為設計者今后設計選擇的一種趨勢。

注釋：

①指的是DC-Link用電解電容.

②指的是DC-Link用薄膜電容，一般以OPP膜為介質.

③C3A ESR測試頻率為10kHz.

④?最大峰值電流（C×dV/dt）.

⑤Imax最大允許電流有效值.

⑥C3B ESR測試頻率為1kH.

參考文獻

[1]Applied Films GmbH & Co.KG.《MULTIMET 650 Operating Instructions》，2001，66.

[2]IEC61071 INTERNATIONALSTANDARD For Capacitors for power electronics，2007.

[3]Gilles Terzulli，Billy W.Peace.FILM TECHNOLOGY TO REPLACE ELECTROLYTIC TECHNOLOGY，2005.

篇2

電容器一般有陶瓷電容器、有機薄膜電容器和電解電容器三大類。陶瓷電容器、有機薄膜電容器都是用電介質材料直接命名，而電解電容器則是用一種工藝的名稱來命名。正因為此，電解電容器具有與陶瓷電容器、有機薄膜電容器完全不同的特性。電解電容器根據所應用的閥金屬材料的不同而分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。

1 電解電容器的基本構造特征

電解電容器的內部結構與陶瓷電容器、有機薄膜電容器相比有明顯的不同，大致有三個特征：

（1）電解電容器的電介質是在（如鋁、鉭、鈮之類）閥金屬表面上通過電解過程所生成的一層極薄的金屬氧化膜（可以小到納米級），此層氧化膜介質完全與組成電容器的一端電極結合成一個整體，它不能單獨存在。而陶瓷電容器、有機薄膜電容器的電介質則是由一種獨立制造的絕緣材料（如有機薄膜、陶瓷片等）所構成。

（2）電解電容器中生成氧化膜電介質的閥金屬是電容器的一個電極稱為陽極，也即在極性電解電容器中是接入電路中應用時的正極。電解電容器的另一極并非金屬，而是所謂“電解質”（注意電解質不是電介質），它可以為液體，也可為糊狀、凝膠或者是固體，這是使電解電容器能夠承受極高的工作電場強度以及保持電容器可靠工作的必要條件，這一極稱為電容器的陰極。

（3）為了使陰極能與外界電路相連接，又以另一金屬與電解質相接觸，這是電解電容器接入電路時的負極，它僅起引出陰極的作用。

為了防止電解電容器的陽極和陰極短路，有時需要在兩者之間添加電解電容器紙，又稱電解電容器隔膜紙。鋁電解電容器和鉭電解電容器的結構示意圖如圖1所示。

2 電解電容器的性能特點

電解電容器結構上的特殊性決定了它在性能上有許多獨特之處，現簡述如下：

（1）單位體積內所具有的電容量特別大，即比容量非常高。電容器的電容量C=ε0·εr·S/d，ε0是真空電容率，εr是電介質的相對介電常數，S是電極的有效面積，d是電介質的厚度。對于電解電容器，d=α·Vf，α是電介質的形成常數，Vf是電介質的形成電壓。由于α一般為nm/V級別，因此，電解電容器的電介質厚度一般比陶瓷電容器、有機薄膜電容器小一個數量級以上。另外，鋁電解電容器的陽極箔通過電化學腐蝕后其表面積提高數十甚至百倍，鉭電解電容器通過金屬粉末燒結獲得的陽極體同樣具有極高的比表面積。因此，電解電容器的比電容量比其它電容器高一個多數量級。

（2）在電解電容器的工作過程中，它的陰極即電解質具有自動修補或隔絕氧化膜中的疵點的性能使氧化膜介質隨時得到加固和恢復其應有的絕緣能力，而不致遭到連續的累積性破壞，這種性能稱為自愈特性。

（3）工作電場強度非常高。由于電介質的形成系數α一般為nm/V級別，它的倒數就是電介質的工作場強，約達幾百kV/mm；這約是陶瓷、有機薄膜工作場強的幾十倍。

（4）可以獲得很大的額定電容量。鋁電解電容器通過鋁箔卷繞方式可以方便實現的體積，因此，可以獲得非常大的額定電容量。比如，在較低的工作電壓范圍內，可以方便地獲得法拉級數值的電容量，即使高壓電解電容器也可以很容易獲得數千微法的電容量，這是其它電容器無法實現的。

（5）具有單向導電性，即所謂有“極性”。應用時應按電源的正、負方向接入電路。電解電容器的陽極（正極）接電源的“+”極，陰極（負極）接電源的“—”極；如果接錯不僅電解電容器發揮不了作用，而且漏電流很大，短時間內芯子就會發熱，破壞氧化膜，隨即失效損壞。如果需要短期應用在完全是交流電源或交流成分較強的直流電路中。可以采用一種稱為“雙極性”的電解電容器就是將陰極引出箔換成與具有氧化膜的陽極相同的電極，這樣實際上是兩個電解電容器背對背串聯的結構，不僅容量減少一半，而且總體也隨之增加?！半p極”電解電容器僅是改變了電容器的結構，并沒有改變氧化膜的單向導電本質，這也是電解電容器的不足。

（6）工作電壓有一定的上限。由于電解電容器的電介質是通過電解過程形成的，其形成電壓不能無限升高，而電解電容器的工作電壓必須小于電介質的形成電壓，因此，電解電容器的工作電壓有一定限制。例如單個鋁電解電容器的工作電壓一般最高值為700 V，而固體鉭電解電容器的上限值為150 V。

（7）絕緣性能較差。由于電解電容器電極的比表面積比其它電容器高數十倍，且其工作場強同樣高數十倍，因此，電解電容器的相對絕緣性能比其它電容器差。但并不妨礙電解電容器的大量使用。

（8）損耗角正切值較大，而且溫度、頻率特性亦差。主要是由于電解電容器的一個電極是電解質，其電導率較低，導致其等效串聯電阻較大；另外由于電解電容器電容量較大，因此其損耗角正切值較大。如果采用液體電解質作陰極，由于液體材料受溫度變化影響大，電解電容器的溫度特性較差。同時液體電解質中離子遷移率較低，電容量大，因此頻率特性也較差。

（9）鋁電解電容器易老化，性能的可靠性將逐年下降。這也是與所使用的液體電解質等原材料有密切的關系。如果采用固體電解質，老化性能會得到明顯改變。

（10）鋁電解電容器最大的特點是容量大、價格便宜。

3 電解電容器的技術進展

篇3

關鍵詞：鋁電解質 熔點 數字模型 意義

1.前言

隨著近幾年世界經濟、環保要求動態，國內能源供給現狀，對于目前的鋁電解質熔點條件主要是取決于設備安全的主要問題。但由于鋁電解質熔點條件不夠理想，就會給工業帶來很多困難問題。我國曾在鋁電解質熔點數學模型中采用過各種各樣的方法，從而就達到減少鋁電解質熔點數學模型的工作和維護鋁電解質熔點數學模型獲得成功。

2.鋁電解電容的內涵

2.1鋁電解質的性質

（1）冰晶石比

（4）電解質的密度

電解質的密度大小影響金屬鋁與電解質的分離。1812時金屬鋁的密度為2.7g/cm3，純冰晶石密度為2.95g/cm3。但在電解溫度下，熔融鋁比冰晶石重，尤其當冰晶石中溶解有大量氧化鋁時。例如，在電解煉鋁的工業條件下，電解溫度為950℃，鋁的密度為2.308g/cm3，而含有5%A1203的冰晶石熔體密度為2.102，可見在電解溫度下，熔融鋁要比電解質重約10%。按此密度差是可以很好分層的，所以電解過程中，析出的鋁聚集在電解槽底部。

（5）電解質的黏度

電解質的黏度隨溫度增高而降低，隨熔體中A1203含量增加而增加。在工業生產上要求電解質具有適當的黏度。如果黏度過大，則陽極氣泡不易逸出，加入電解質內的氧化鋁不易沉降，而呈懸浮狀態，這些都對電解過程發生不良影響。反之，如果黏度過小，則電解質的循環運動加快，從而加速鋁滴和溶解了的鋁的轉移，影響電流效率。所以，有的鋁廠為了獲得高效率，寧愿采取比較高的A1203濃度和比較低的電解溫度，以增大電解質的黏度。

3.鋁電解質熔點的數學模型分析

根據質量守恒定律，進入鋁電解糟的物質有冰晶石，氟化鋁，螢石，氧化鋁及不同廠家根據相應管理理念加入少量鋰鹽等添加劑和各種材料中的微量雜質，可以推斷鋁電解質液體由NaF、Al2O3、AlF3、CaF2、 MgF2、LiF等六種化合物及少量雜質積累物混合而成，由以上六種化合物凝固形成的固態物即是測量用的鋁電解質樣品。

熱力學第二定律表明混合物熔點和其中各成份濃度存在相應關系。本文據此利用實測數據，建立電解質熔點計算數學公式，給電解工藝管理工程師提供直觀數據，幫助其更快、更準確地判斷槽況，定量精確控制能量輸入、物流出入，保持良好動態平衡，減少浪費，達到能源利用最大化和最佳工況目的。

此工作需要實驗室與生產車間共同完成，步驟如下：

1）電解工藝管理工程師提供所有電解槽當天實測溫度的平均值，實驗室計算當天全部電解槽所有成份平均值，連續多次后，建立方程組，解出各成份濃度與槽溫的相關系數和常數值。

2）應用相關系數和常數值，在儀器分析軟件虛擬元素項內設立溫度計算公式，分析其它成份時同時算出溫度值。

3）測試多個在電解槽內發粘（接近熔點）的電解質樣品，把計算溫度與實測的溫度相比較，減去多余量，得出熔點計算公式常數值。

實際計算時選取的是所有336臺電解槽中工況良好率很高時的7組數。

解出來的常數M實際包含兩個常量，一個是與熔點有關的常量，用N表示，另一個是為了保持混合物良好流動性的過量的管理量（經驗值），用P表示。通過步驟3，計算出來的大于實測值的數，就是P值。M減去P即得N值。經步驟4用N代替M，完成整個工作流程。

4.鋁電解質的熔點意義

目前，電解鋁行業中間過程分析儀器化已經完全普及，但是存在一個非常大的問題，沒有統一的電解質光譜分析樣品！各鋁廠均宣稱自己的內控標樣是準確的、可靠的 ，可是應用到別的廠家時卻一律變成了參考樣，工藝管理與實驗室數據往往是經過很長時間的磨合，而電解槽是一個一直在變化的對象，所以，工藝管理與實驗室數據也隨著這個變化建立動態的磨合再磨合，這些過程內消耗了大量能源和材料，造成極大浪費。磨合度能夠量化，將極大縮短這個過程的時間，節約大量資源。提供樣品熔化溫度電解質標準樣品應用范圍將擴大，整個電解鋁行業使用統一標樣變成可能。

5.結論

鋁電解工業清潔工藝的研究開發是一項系統工程，不僅要加強單項新技術的開發研究，更重要的是要加強該工藝的綜合協調研究。今后工作的重點應該是：

（1）對低溫鋁液上浮式電解進行中試研究，為工業化應用積累經驗；

（2）推廣在石墨化爐上生產TiB2技術及使用新型T，E2涂層陰極技術；

（3）研究降低氮化硅結合碳化硅材料的成本，為工業電解槽上應用創造條件；

（4）開展工業電解槽電場、磁場和熱場的研究，設計新型的工業電解槽；

（5）開展利用人工智能技術控制電解過程的開發研究；

（6）開展陽極材料的研究；

（7）在單項技術研究的基礎上進行綜合研究。

參考文獻：

篇4

膜電容器（特別是金屬化膜電容器）基于由兩層金屬化聚丙烯構成的繞組。聚丙烯薄膜（絕緣體）的厚度決定額定電壓的大?。蛇_若干kV）。聚丙烯的一個特殊特征是其自愈能力。由于通常使用的聚丙烯薄膜非常薄，所以此能力對避免閃絡之后的短路極其重要。其他與設計有關的性質包括低ESR、ESL和相對寬的工作溫度范圍。

鋁電解質電容器由兩層鋁薄膜和夾在其間的一層或兩層用導電液（電解液）浸過的紙張組成。由于第一層鋁薄膜的氧化層的厚度和電解液的性質，其工作電壓限于約500V。重要器件性質包括非常高的電荷儲存容量和相對容量而言的小尺寸。但是，由于電解質電容器是極化的，所以其在交流電環境中的用途有限。雖然鋁電解質電容器在單位體積下的電容值較高，但由于其特定結構，該電容值會隨溫度和頻率的變化而變化。歐姆損耗和頻率相關損耗會造成充電/放電期間的發熱，這會限制可能的紋波電流。另外，由于化學過程的作用，電性質也會隨時間而變化，這會導致故障率在規定使用壽命結束后增加。

陶瓷電容器由于使用陶瓷絕緣材料而能耐受極高電壓。將磨得非常細小的順電鐵電基礎材料在高溫下燒結成電容性元件，其可作為電介質用作電極支柱。陶瓷電容器只能儲存少量電荷，且通常用于高頻電壓條件下的濾波用途。在這些應用中，相導線和中性導線通過電容器與大地短接。目前市場上的高壓電容器能夠承受若干kV的過電壓。

現代電源和轉換器的功率密度日益增加，目前已可達到兆瓦范圍?，F代半導體支持在日益增加的頻率下進行高負載切換，使得以可接受成本實現緊湊的高功率轉換器設計成為可能。但是，隨著功率密度的不斷增加，對電容器的要求也在提高。

通常，轉換器輸入電路（或多或少延伸的結構）是以能源來區分的。特別是在太陽能轉換器的情況下，輸入值取決于陽光強度，因而可能存在很大差異，使最好工作點的安排變得困難。因此，必須在輸入位置提供DC能源儲存器件。由于高DC電壓分量、所需要的高儲存容量以及輸入電路電容器能夠相應地提供超大尺寸的特點，輸入電容器是用電解質電容器來實現的。由于不大可能有非常高的交流分量，所以電容器幾乎不受壓力。

對中間電路電容器（亦稱直流鏈電容器）的要求明顯更為復雜。它們在DC/DC轉換器和DC/AC逆變器之間充當儲能器件，且其輸入電流包含非常高的交流分量（紋波）。輸出側電壓必須非常平穩，以確保向逆變器提供穩定的直流電壓。低電容轉換器的典型例子是MKP1848系列金屬化聚丙烯電容器，而HDMKP系列電容器則適用于更大的轉換器。

如果可用空間太小或必須儲存更多能量，則鋁電容器是合適的替代方案。對于負載范圍達到100kW或更大的應用，可使用中間電路電容器（常常是較大的鋁電容器）。

在元件成本方面，鋁電容器有明顯優勢；470μF/450V鋁電容器的成本只有類似膜電容器的五分之一。但是，薄膜電容器只需較少的保護電路來限制其故障效應。高開關頻率和陡開關側面需要使用阻尼電容器（緩沖器）。吸收電容MKP386M的任務是減小或消除電壓和電流尖峰及開關損耗。通過抑制由半導體的開關所造成電壓和電流過沖可減少噪聲發射（EMI）。

作為替代方案，開發人員越來越多地在電力電子應用中使用復雜的開關算法來進行脈沖寬度調制，以提高效率和改善網絡質量。這些設計使用更高的頻率和諧波，所以必須在輸出位置使用LC和LCL濾波器進行濾波。交流濾波電容器（女IMKP1847系列）提供更大的電容值范圍、各種連接配置，并為提高安全性而提供符合UL810標準要求的所謂分段式薄膜技術。

由于功率密度的日益增加，對過載和故障行為的考慮受到重視。損害形式可能是短路、開路或居于二者之間（更高的漏電流）；如果出現過熱，電解質會由于壓力減小和繞組干燥而泄漏。

不受負載變化影響的穩定高電壓

可再生能源（如風能和太陽能）的日益整合使電網面臨新的挑戰。用于穩定高壓電網電壓的電容器的使用環境完全不同于通常的電容器，并具有不同的設計要求和尺寸。它們用于維持標準要求，按照這些要求，最終用戶獲得的電網電壓偏差不可超過230VAC±10%。

附加提供電容性無功功率能夠穩定電壓；向電容區或電感區的輕微相移可以提高電壓。為此，可按照需要連接并聯電抗器或電容器組。架空線路在高負載條件下會表現出電感特性。電壓會下降并在電容性無功功率造成相移時再次增加。

除了電壓穩定性，電壓質量也是電網運營者考慮的一個重要事項。在電網工作期間，會有諧波（頻率為基波頻率倍數的疊加電壓）疊加于基波。通常，第三諧波（150Hz）在重負載電網中最顯著，所以必須顯著予以降低。對應的濾波器安裝通常是在200～300MVA的功率范圍之內。

無功功率的減小由帶阻尼功能的機械開關電容器組（MSCDN）來提供。如果由于電網中出現大負載而必須保持電壓水平，可通過將電容器連接至每個相來實現。利用高電壓電抗器L調節電容器C1和C2會使50Hz電流分量不受阻礙地流過C2。但接近中心頻率的頻率流過電阻器并轉化為熱，因此干擾頻率顯著減小。

單個電容器的設計

電容器由繞線元件構成。這些器件可在約2kV電壓的范圍內保持最好工作狀態，所以必須將大量元件串聯起來，以實現所要求的250～300kV耐受電壓。為使這些巨型電容器易于運輸和進行模塊化安裝，專業制造商現在能夠將繞線元件裝配在不銹鋼外殼之中并予以焊接，以提供一個密封接頭。這些裝置稱為中壓電容器。

連接至第一電容器（C1）的高電壓分配在30～40個電容器上，使每個電容上的電壓約為7.5kV。電容器的重量最大不能超過100千克，每個并聯電容器串不超過10個。一個C1電容器的電容值為35～40μF。這些電容器由若干繞組元件組成，這些元件在內部進行連接，形成串聯繞組群。在第二電容器（C2）中，所連接的30～40kV電壓分配到約5個電容器串上，使每個電容器上的電壓約為7kV，電容值約為45μF。

技術實現會產生非常大的設備。一個電容器繞組元件的電極由一張鋁薄膜和電介質（由若干層聚丙烯薄膜組成）構成。如果將這種設計需要的所有薄膜依次排列起來，會產生一條800萬米長的薄膜帶，遠超過地軸長度的一半，薄膜面積可覆蓋350個標準FIFA足球場。以重量來表示，這需要超過10噸鋁和約25噸聚丙烯。為了將這么大的有效面積的薄膜壓緊，鋁薄膜和聚丙烯薄膜首先要繞成圓形，然后被壓平。然后將這些扁平繞組堆疊、連接、絕緣，并裝配和密封在矩形外殼中。僅電容器（包括外殼和連接器）的總重就可遠超50噸。

這許多例子都證明了電容器在電力電子和電力工程中的廣泛應用。它們還可作為輔助組件用于更多應用，如混合動力車和電動車、電表及大功率驅動裝置的控制。

ST、CIOilit以及斯帕蘭扎尼傳染病研究所合作研發高精度的病毒分析儀，

幫助提早發現埃博拉病毒

意法半導體（STMicroelectronics，簡稱ST）、Clonit以及意大利拉扎羅斯帕蘭扎尼國家傳染病研究所（NationalInstitute for Infectious Diseases LazzaroSpallanzani）經過幾個星期的合作，開發出一款能夠在75分鐘內檢測出埃博拉病毒的便攜分析儀原型設計。

該便攜分析儀基于實時聚合酶鏈反應（RT-PCR，RealTime Polymerase Chain Reaction）的分子生物學技術。這項合作的下一步開發任務是將定點保健站（point-of-care）的埃博拉病毒檢測方案最佳化，包括最大限度降低在處理生物樣品過程中可能受到感染的風險，同時降低成本，使其能夠大規模廣泛推廣應用，以加快實現快速診斷埃博拉以及其它傳播性較強的病毒鋪平道路。

意大利拉扎羅斯帕蘭扎尼國家傳染病研究所是意大利衛生部指定的兩家埃博拉護理治療中心之一；該分析工具套件原型設計通過了該中心制定的國際標準測試，能夠準確地發現血液中的埃博拉病毒，而整個化驗過程中只需幾毫升人類血液樣品，并可用稀釋100萬倍的血液樣品驗證了化驗結果的精確度。因為檢測靈敏度及準確度極高，該解決方案可用于病癥早期的病毒檢測，有助于大幅度抑制致命性傳染病傳播與蔓延。

該工具套件有4個主要組件：

?提取器（extractor）：存放血液樣品，提取RNA病毒；

?微型硅芯片（silicon microchip）：意法半導體的AgrateBrianza和Catania實驗室研發、尺寸僅為郵票大小的微型硅芯片可充當微型反應器，重現提取遺傳物質的微米級放大篩選過程。被提取的RNA放入反應器內，可根據RT PCR檢測方法逆轉成DNA并被放大。

?專門試劑（specific reagents）：Clonit開發的反應試劑，預置于微型芯片上，按照國際質量控制法規規定的標準和控制方法，執行量化實時PCR（病毒裝載）過程；

?便攜光學讀取器（portable optical reader）：意法半導體開發的解決方案，檢測血液樣本是否存在病毒DNA，并將數據發送到相連的電腦主機，由電腦主機軟件處理檢測數據.并以圖表形式顯示處理結果。

除了檢測準確外，快速的檢測速度和小尺寸也使該分析套件非常適用于急救和醫院外的現場診斷。

篇5

【關鍵詞】平行板電容器；圓柱形電容器；球形電容器；電介質；電容

電容器電容的計算是大學物理課程中最基本的內容之一，而各向同性電介質電容器電容的計算方法也是多樣的，大學物理教材中主要從定義公式來介紹電容器的電容，學生在做課后習題時，不能舉一反三，很少考慮到用其他方法來求解電容器的電容，本文介紹了用三種方法求解大學物理學中常見的電容器的電容，并對三種方法進行了討論分析。

1 利用定義公式來計算各向同性電介質電容器的電容

這種方法是大學物理書上介紹的較多的也是學生比較熟悉的的一種求解方法，具體的解題步驟可歸納如下：

（1）運用高斯定律求解電容器極板之間的電位移矢量D的大小。

（2）根據各向同性電介質中電位移D與電場強度E的關系E=■，求出兩極板之間的電場強度E的大小。

（3）再利用電位差U與場強E的關系式U=■■.d■，求解兩板之間電位差U。

（4）應用定義C=■，求解電容器的電容，其中公式中的Q表示一塊極板所帶的電量的大小。

[例1]平行板電容器兩板之間的距離為d，極板面積為s，兩板之間的電勢差為 U，左右兩部分空間分別充滿介電常數為ε1和ε2的電介質，ε1充滿的空間的極板面積為s1，求電容器的電容C。

圖1 平行板電容器示意圖

[解]：直接應用定義[1] C=■=■+■這種方法比較容易，不做詳細解答。

球形電容器和圓柱形電容器也能夠采用此方法來求解電容器的電容，這種方法比較簡單，本文不再具體討論。

2 利用疊加法來計算各向同性電容器的電容

這種方法在大學物理書上介紹的很少，學生做課后習題時往往忽略了這種方法，也很少有學生想到這種方法，用疊加法來求解電容器的電容，具體步驟可歸納如下：

（1）把電容器看成是由兩個或者多個電容器的串聯或者并聯而成，先求各個電容器的電容 ，C1，C2…Cn。

（2）根據疊加原理[2]，利用電容器串聯公式■=■+■+…■或者電容器的并聯公式C=C1+C2+…Cn來求解電容器的電容C。

[例2] 如圖所示，圓柱形電容器由兩個同軸的圓柱面構成，長度均為l，半徑分別為R2和R1（R2>R1），且l>>R2-R1兩柱面之間充有介電常數ε的均勻電介質，當兩圓柱面分別帶等量異號電荷+Q和-Q時，求：圓柱形電容器的電容。

圖2 圓柱形電容器串聯示意圖

[解]：把整個圓柱形電容器看成由很多個半徑為r，厚度為dr，高度為l的圓柱體微元電容器構成，整個圓柱形電容器可看成是由這些圓柱體電容器串聯而成，微元電容器的電容：

dC=■（2.1）

因為r>>dr微元電容器的電容為：

dC=■（2.2）

電容器的串聯方法得出電容器的總電容滿足：

■=■■（2.3）

圓柱形電容器的總電容為

C=■（2.4）

平行板電容器、球形電容器的電容的計算也可以采用此方法來求解，[例1]就可以看成左右兩個電容器的并聯，利用并聯公式求解C，本文不再討論。

3 利用能量法來求解各向同性電介質中電容器的電容

用這種方法來求解電容器的電容要求學生熟悉能量與電容的關系式，很多時候是能量已經在前一步驟已經計算出來了或者題目中已提供能量的大小，這個時候可以直接運用公式C=■來求解電容器的電容，具體求解步驟可歸納如下：

（1）運用高斯定律求解電容器極板之間的電位移矢量D的大小。

（2）在各向同性電介質中，電位移D與電場強度E的關系為E=■，利用這個式子求出兩極板之間的電場強度E的大小。

（3）利用電位差U與場強E的關系式U=■■.d■，求出兩板之間電位差U的大小。

（4）利用公式W=■QU求出整個電容器的能量W。

（5）利用公式C=■求出電容器的電容C。

[例3] 如圖所示，兩個同軸球面半徑分別為R2和R1（R2>>R1），帶有等量異號電荷+Q和-Q，兩球面之間充滿介電常數為ε的電介質，求球形電容器的電容。（下轉第34頁）

圖3 球形電容器示意圖

[解]：根據介質中的高斯定律兩球面之間的電位移大小為：

D=■（3.1）

由電位移與電場強度的關系求出電場強度E的大小為：

E=■=■（3.2）

利用電勢與場強的關系U=■Edr，求出兩板之間的電位差為：

U=■（3.3）

整個電容器的能量為：

W=■QU=■（3.4）

整個電容器的電容為：

C=■=■（3.5）

電容器的能量除了用上述方法來求，通常采用W=■ωdV來求能量，或者把電容器分割成一系列小的電容器，把每部分的能量疊加起來求出電容器的總能量，然后再求電容器的電容C，這里不再一一介紹。這種方法也可以用來求平行板電容器和圓柱形電容器的電容。

總之，上面用了三種方法來講述電容器電容的計算，三種方法各有自己的優缺點，具體采用哪種方法要視情況而定，用定義公式和用疊加法較簡單計算各向同性電介質的電容過程比較簡單，但定義直接計算非線性的各向異性電介質比較復雜，能量法一般是題中已經提供了能量或者前一步驟已經計算出能量才運用能量法求解，要不反倒會使問題變得復雜。學生在做課后練習時，要做到舉一反三，能夠運用不同的方法來解決同一個問題。

【參考文獻】

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【關鍵詞】單片機，555多諧振蕩電路，LED動態顯示模塊，電容三點式振蕩

【中圖分類號】TM53【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0400-02

【基金項目】 本文為《大學生創新創業訓練計劃項目》 項目編號：0205-02010008，指導老師：趙波、郝武幫。

1、設計的背景及意義

目前，常見的高精度L、C、R電橋均采用阻抗―矢量電壓測量L、C、R參數。通常這些儀器都設置了高精度差動放大器、精密鑒相電路、高性能的濾波器、比較器、積分器、高分辨率的雙斜式A/D等一系列功能電路。因正弦信號源直接影響測量精度，所以在正弦電路中均采取了一系列穩頻、穩幅和降低失真的措施[1]。雖然這類儀器的精度較高，但整個儀器結構復雜，對元器件要求高，選配和調試困難，生產成本高，體積較大，需220VAC供電等，使其推廣受到限制。

本設計開發的這測試儀采取阻抗―相角法測量L、C、R參數。這測試儀以MCS―51單片機[2]為核心，采用過零鑒相填充計數法[3]進行測相，由程序控制定時實測正弦信號頻率，從而大大降低了儀器對正弦信號電路的要求，故不必像阻抗―矢量電壓法儀表那樣對正弦發生電路采取專門的穩壓、穩頻措施。儀器采用自行設計的低成本、高精度測相電路和正弦發生電路，并由程序控制定時實測正弦信號頻率，采用多次測量中值濾波等，既保證了儀器的精度，又降低了儀器的生產成本，適應了普通測量的需要。

新型R、L、C測試儀設計的創新點：成本低、體積小、便于攜帶、測試方便、雙電源模式。

2、系統的原理框圖

本設計中，考慮到單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點，擬采用MCS -51系列的單片機為核心來實現電阻、電容、電感測試儀的控制[4]。系統分四大部分：測量電路、控制電路、通道選擇和顯示電路。通過P1.3和P1.4向模擬開關送兩位地址信號，取得相應的振蕩頻率，然后根據所測頻率判斷是否轉換量程，或者是把數據進行處理后，得出相應的參數值。系統設計框圖如圖2-1如下所示。

框圖各部分說明如下：

1）控制部分：本設計以單片機為核心，采用AT89C52單片機，利用其管腳的特殊功能以及所具備的中斷系統，定時/計數器和LED顯示功能等。LED燈：本設計中，設置了1盞電源指示燈，采用紅色的LED以共陽極方式來連接，直觀易懂，操作也簡單。數碼管顯示：本設計中有1個74HC02、2個74LS573、1個2803驅動和6個數碼管，采用共陽極方式連接構成動態顯示部分，降低功耗。鍵盤：本設計中有Sr，Sc，SL三個按鍵，可靈活控制不同測量參數的切換，實現一鍵測量。

2）通道選擇：本設計通過單片機控制CD4052模擬開關來控制被測頻率的自動選擇。

3）測量電路：RC震蕩電路是利用555振蕩電路實現被測電阻和被測電容頻率化。電容三點式振蕩電路是利用電容三點式振蕩電路實現被測電感參數頻率化。通過51單片機的I/O口自動識別量程切換，實現自動測量。

3、電阻、電容、電感測試儀的系統硬件設計

3.1 MCS―51單片機電路的設計

在本設計中，考慮到單片機構成的應用系統有較大的可靠性，容易構成各種規模的應用系統，且應用系統有較高的軟、硬件利用系數。還具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實現。另外，本設計還需要利用單片機的定時計數器、中斷系統、串行接口等等，所以，選擇以單片機為核心進行設計具有極大的必要性。在硬件設計中，選用MCS-51系列單片機，其各個I/O口分別接有按鍵、LED燈、七位數碼管等，通過軟件進行控制[5]。

MCS-51單片機包含中央處理器、程序存儲器（ROM）、數據存儲器（RAM）、定時/計數器、并行I/O口、串行口和中斷系統等幾大單元，以及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線。

3.2 測量電阻電路的設計

由于555定時器是一種中規模集成電路，只需外接少量R、C元件，就可以構成多諧、單穩及施密特觸發器[6]。電阻的測量采用“脈沖計數法”，由555電路構成的多諧振蕩電路，通過計算振蕩輸出的頻率來計算被測電阻的大小。

555接成多諧振蕩器的形式，其振蕩周期為：

參考文獻

[1] 邱關源主編.電路[M].4版.高等教育出版社，2009

[2] 張毅剛.MCS―51單片機應用系統[M].哈爾濱工業大學出版社，1997

[3] 余孟嘗主編，清華大學電子學教研組編.數字電子技術基礎簡明教程[M].3版.高等教育出版社，2010

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電容器檢測方法主要分為三個大類：可變電容器的檢測、電解電容器的檢測、固定電容器的檢測。

1、可變電容器的檢測

A用手輕輕旋動轉軸，應感覺十分平滑，不應感覺有時松時緊甚至有卡滯現象。將載軸向前、后、上、下、左、右等各個方向推動時，轉軸不應有松動的現象。

B用一只手旋動轉軸，另一只手輕摸動片組的外緣，不應感覺有任何松脫現象。轉軸與動片之間接觸不良的可變電容器，是不能再繼續使用的。

C將萬用表置于R×10k擋，一只手將兩個表筆分別接可變電容器的動片和定片的引出端，另一只手將轉軸緩緩旋動幾個來回，萬用表指針都應在無窮大位置不動。在旋動轉軸的過程中，如果指針有時指向零，說明動片和定片之間存在短路點;如果碰到某一角度，萬用表讀數不為無窮大而是出現一定阻值，說明可變電容器動片與定片之間存在漏電現象。

2、固定電容器的檢測

A檢測10pF以下的小電容因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進行測量，只能定性的檢查其是否有漏電，內部短路或擊穿現象。測量時，可選用萬用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個引腳，阻值應為無窮大。若測出阻值(指針向右擺動)為零，則說明電容漏電損壞或內部擊穿。

B檢測10PF～0.01μF固定電容器是否有充電現象，進而判斷其好壞。萬用表選用R×1k擋。兩只三極管的β值均為100以上，且穿透電流可選用3DG6等型號硅三極管組成復合管。萬用表的紅和黑表筆分別與復合管的發射極e和集電極c相接。由于復合三極管的放大作用，把被測電容的充放電過程予以放大，使萬用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。應注意的是：在測試操作時，特別是在測較小容量的電容時，要反復調換被測電容引腳接觸A、B兩點，才能明顯地看到萬用表指針的擺動。

C對于0.01μF以上的固定電容，可用萬用表的R×10k擋直接測試電容器有無充電過程以及有無內部短路或漏電，并可根據指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。

3、電解電容器的檢測

A因為電解電容的容量較一般固定電容大得多，所以，測量時，應針對不同容量選用合適的量程。根據經驗，一般情況下，1～47μF間的電容，可用R×1k擋測量，大于47μF的電容可用R×100擋測量。

B將萬用表紅表筆接負極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指針即向右偏轉較大偏度(對于同一電阻擋，容量越大，擺幅越大)，接著逐漸向左回轉，直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。實際使用經驗表明，電解電容的漏電阻一般應在幾百kΩ以上，否則，將不能正常工作。在測試中，若正向、反向均無充電的現象，即表針不動，則說明容量消失或內部斷路;如果所測阻值很小或為零，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。

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1、電機的C線接到電容的火線；

2、電機的M線接到電容的零線；

3、電機的R線串聯電容后，接到零線上面。

篇9

[關鍵詞]電容充放電 原理 結構

中圖分類號：R197.39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）16-0252-01

[Abstract]Capacitor charging and discharging radiation X-ray machine is an essential equipment， it has the use of flexible and convenient， simple structure， easy operation， less investment characteristics. This article describes a specific type of equipment， working principle and structural characteristics.

[Key words]Capacitor charging and discharging Principle Frame

1 概述

電容充放電X線機，是醫用診斷X線機中另一型的機器，它是將電能儲存于高壓電容器內，通過X線管瞬間釋放電能而產生X線。這種機器有許多獨特的優點：

1.1 使用柵控三極X線管

電容充放電X線機的X線發生控制屬次級控制式。高壓電容器充電的同時，X線管兩端就加上了電容器的充電電壓，但不發生X線，這是因為三極X線管的柵極上加有約1kV的負電位?？刂芚線的發生，僅控制柵極負電位的有無即可。實際上，柵極負電位的控制不是絕對的，即在柵極加有負電位時，仍有少量X線產生，此X線稱為潛生X線。為此，電容充放電X線機的縮光器除具有通常的遮線板外，還設有轉動式遮線板。在通常狀態下，它進入X線通道，遮斷潛生X線的外漏。X線發生前將它轉出X線通道，使X線僅受縮光器的限制。

1.2 對光源的要求低

高壓發生器具有兩個大容量的高壓電容器，曝光前，由電源對電容器充電；曝光時，電容器通過X線管放電。電容器容量一般為1uF，充電開始由面板的充電按鈕控制。一般對電源的要求在220V、200W左右，在普通照明插座即可正常工作。由于高壓電容器的使用，使得X線發生時，X線發生裝置主電路與外電源脫離關系，所以，X線的輸出不受電源波動的影響，X線的發生也不會引起電源的波動。X線管的燈絲電路和控制電路是一直由電源供電的。由于這種X線裝置設有mAs限時器，即使X線發生時偶然的電源波動引起燈絲溫度變化，最終的X線輸出也會自動得到補償。

1.3 具有尾波切斷功能， 免了軟射線的影響

隨著X線的產生，電容器經X線管放電，電容器兩端的電壓逐漸下降，即千伏值降落越甚。管電壓在35kV以下所發生的X線都屬于軟射線，對攝影效果作用不大，但卻增加了病人的受照劑量。所以，該設備上設有35kV以下自動切斷曝光的功能。

1.4 可獲得快速攝影效果， 攝影速度可達到0.001s。

1.5 放電電流無波動， X線輸出量大于相同規格的單相或三相全波整流式X線機。

1.6 控制電路簡單，操作方便。

雖然它具有上述優點，但由于早期技術水平所限，在設計理論及制造工藝等方面都存在著很多不足之處，直到20世紀60年代末電容沖放電X線機才逐漸完善。在這期間相繼研制并投放市場的有：胸部間接攝影移動式X線機；病房移動式X線機等。以后又和電視系統相結合，研制成快速心血攝影機

2 基本結構

電容充電式X線機，主要是依靠小容量高壓變壓器對高壓電容器充電，當電壓達到一定數值后，高壓電容器所積蓄的電荷，通過X線管放電，即產生X線。再次充電后既可進行第二次放電，而第二次充電比第一次充電時所需功率少，只需補足放電所耗功率即可。其組成的方框圖如下所示。

2.1 高壓發生器

包括高壓變壓器、X線燈絲加熱變壓器、高壓歸整流器及充電保護電阻。為了高壓絕緣和防震，將這些元件均裝入一個油浸的鐵箱內。

2.2 高壓電容器箱

包括高壓電容器、殘留電荷釋放器、放電保護電阻和管電壓測量去器元件等。這些器件，也都裝在一個鐵箱內，并注入絕緣油。移動式電容充放電X線機，大都將高壓發生器和高壓電容器裝在同一個鐵箱內。

2.3 控制臺

包括各類開關、測量儀表、調節器、控制電路等。

2.4 線管頭

包括柵控三極X線管、X線管套、旋轉陽極定子繞組和遮光器等。電容充放電X線機的遮光器在不攝影時其葉片完全閉合，使暗電流X線不能射出。

2.5 機械裝置

移動式一般制成臺車型用蓄電池做能源驅動電機使臺車移動。車船或室內固定型，其機械裝置與一般X線機類似。

電容充放電X線機，按起結構形式分為兩大類：一類是按其結構形式分巡回移動電容充放電X線機，另一類是胸部、胃腸普查用固定型間接攝影X線機。兩者結構原理大致相同，只是使用目的的不同，機件結構形式有些差異。巡回移動式電容充放電X線機，在大醫院中可作為病房內巡回診斷攝影用。而胸部胃腸普查用間接攝影機，系將高壓電容器、高壓變壓器、控制臺、X線機、攝影機以及一些其他附件、均裝在車船上或醫院的普查的診斷室，用于團體檢查。

參考文獻

[1] 梁振聲.X線機構造及維修[M].山東科學技術出版社.1993.

[2] 黃殿中.醫學影像學發展與技術設備[J].醫療裝備，2007，4：51-52.

篇10

[關鍵詞]電容式電壓互感器（CVT） 自激法 正接線 反接線

中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）43-0133-01

前言

介質損耗是測量CVT絕緣好壞手段，CVT絕緣受潮，老化內部損傷都可以通過tanδ值反應，測量同時可測出電容值并反應CVT內串聯電容器組及連接部位是否牢固有無擊穿，損壞及放電現象。CVT分為單元式結構和整體式結構，其中整體式結構有整體封閉式和瓷套上引出分壓電容抽頭兩種類型，下文中將針對不同結構CVT介紹正接線，反接線和自激法，根據中國《電力設備預防性試驗規程》對測量結果做出判定。

電容式電壓互感器CVT主要由電容部分和電磁部分組成，電容部分由主電容器組（C1）和分壓電容器（C2）構成電容分壓器，電容器之間會有分壓抽頭引出以方便介損測量。電磁部分由中間變壓器（T1），補償電抗器（L），阻尼器（R0），保護間隙（P）組成。工作時，一次電壓通過CVT中的電容分壓器將一次高壓將低到一定水平通過后面的中間變壓器處理轉變為可供二次設備保護，測量，計量用的小電壓，這種內部結構從一次側看CVT呈容性可有效避免如串級式電壓互感器（電磁式互感器一次呈感性）與電源側開關斷口電容結構形成諧振回路防止了諧振過電壓出現。電容分壓器（C2）的低壓端（δ）與地之間可接入載波耦合器（J）它的阻抗值在工頻（50Hz）時極小可視為短路，δ端在不作載波通訊時必須接地。為補償電容分壓器（C2）的容性阻抗串入補償電抗器（L）使CVT在工頻下回路中電感和分壓電容的等效電容處于諧振中從而減小CVT回路自身的阻抗提高了測量精度和帶負荷的能力。中間變壓器（T1）工作在磁化特性線性段輸出低電壓供給保護與測量設備其低壓端（Xt）在設備運行時與接地端短接并禁止開路，阻尼器（R0）起抑制鐵磁諧振保護設備絕緣作用它并聯在二次繞組（af，xf）中，該繞組提供零序保護電壓額定輸出100V也稱剩余電壓繞組用作高壓輸電線路某相出現單相接地時給保護器零序電壓報警。其余幾個繞組可根據準確度分別使用‘0.2’級用作電能計量，‘3P’級用作繼電保護額定輸出電壓都為‘100/√3’V。 根據疊裝式CVT的兩種結構型式：整體封閉和有分壓抽頭引出。分別針對不同結構介紹不同的現場停電測量方法。

1、自激法

對整體封閉式電容式電壓互感器因為沒有分壓抽頭引出常規測量法已不能使用。用AI-6000E自動變頻介損測試儀進行試驗，被試品型號：TYD2 110/√3―0.01H桂林電力電容器廠，測量電壓由剩余繞組（af xf）施加，這一繞組中并聯有阻尼電阻（R0）可防分壓電容與電感（L）形成諧振回路產生的過電壓，中間變壓器（T1）作為試驗變壓器從剩余繞組施加電壓產生激磁在一次側感應出高壓作為測量用電壓用來測量主電容，分壓電容和耦合電容器的tanδ值和電容值。從剩余繞組加壓除并聯有阻尼電阻可防過電壓損傷絕緣外還因為繞組容量大于電橋消耗功率考慮到電容器串聯單元，介損測量時的電壓效應，大容量二次繞組試驗時可施加更高電壓測量出的結果更真實。實際測量時應將一次線與避雷器拆開，懸空并根據二次繞組絕緣水平選擇施加電壓2.5KV。

2、正接線

對有分壓抽頭引出的CVT進行介損測量如被試品兩端對地絕緣時使用此方法，這種方法易于排除高壓端對地雜散電流帶來的誤差，對電容量測量誤差較小，抗干擾性較強。試品型號：TYD 110/√3-0.01H試驗前應拆除與避雷器相連一次線，從二次繞組分壓電容低壓端‘δ’上施加電壓，‘δ’端應獨立懸空，其余繞組短接并接地。施加試驗電壓時電橋處于低電位，試驗電壓不受電橋絕緣水平限制，實驗電壓規定為10kv以內根據加壓繞組絕緣水平常采用8kv試驗電壓。

3、反接線

對于有分壓點引出的CVT還有一種方法進行測量如被試品只有一端接地時采用，這種試驗方法測量時電橋處于高電位試驗電壓受電橋絕緣水平限制，高壓端對地雜散電流不易消除，干擾效大，為減少干擾提高測量精度降低試驗風險可選擇從二次繞組加壓。如上圖右所示，試驗前一次繞組與避雷器的連線應拆開并掛上接地線保證其線路上工作人員的安全，試驗電壓從二次繞組‘δ’端施加，‘δ’端應獨立并懸空，其余繞組短接并可靠接地，考慮到繞組絕緣水平施加試驗電壓應小于4kv工作中選擇2kv作為試驗電壓。

案例分析：2012年5月初，在外線維修組完成線路檢修后玉溪鋼鐵廠110kv降壓站九龍線‘Ι回’復電，中控室發現三相電壓采樣值不一樣。其中AC相都為110kv上下，B相在97～102kv之間做無規律變動，聯系電調和上一級寶峰變詢問110kv側電壓回復均為正常，排除上一級故障。進一步檢查端子箱用萬用表測量電壓發現采樣回路B相電壓低于額定值（100/√3），再查綜合保護器電壓回路B相電壓也低于額定值，且保護定值未被改動保護動作未觸發通信無異常，排除保護器故障。最后懷疑B相CVT內部故障，申請停電試驗。

預防性試驗數據（溫度：10度 相對濕度>35% 載波耦合電容C：9.97nF tanδ：0.052%

高壓電容C1：12.48nF tanδ：0.057% 分壓電容C2：60.05nF tanδ： 0.055%）

數據分析和整改建議：試驗采用自激法進行測量由于當天氣溫低濕度大故測出的tan δ值比出廠值要大但符合標準，對比電容值發現分壓電容C2電容量已超出額定值10%，考慮到二次采樣電壓與中間變壓器變比，分壓電容器電容量大小有關，二次電壓降低但并未完全失壓且有波動可以排除中間變壓器一次側故障重點排查中間變壓器二次繞組引出線是否有斷線或接地，分壓電容器C2是否短路，有放電現象。返廠維修發現電容器元為紙介質在安裝時介質有破損并有水份滲入在投運后在系統短時過電壓沖擊下發生過局部放電現象，經過一段時間出現個別電容元件擊穿所以出現二次采樣電壓低于額定值。

整改方案：由于CVT電容量變化是一個量變到質變的緩慢過程且初期變化量小不易發現，所以值班人員密切監視采樣值做好當班記錄并修改上位機增加采樣曲線日記錄功能，以便日后做對比掌握發展規律。日常停電維修中禁止使用水管對CVT外表面進行沖洗防止水份沿安裝縫隙浸入二次繞組及內部元件，引起短路，接地故障。有條件時，可用酒精對二次繞組瓷套進行擦拭以消除水氣，防止元件受潮老化。

參考文獻

[1] 王寅仲，陳天翔?電氣試驗（第四版），中國電力出版社，2005年.