[科普中国]-纸电容器

纸电容器电力系统的各节点无功功率平衡决定了该节点的电压水平，由于当今电力系统的用户中存在着大量无功功率频繁变化的设备；如轧钢机、电弧炉、电气化铁道等。同时用户中又有大量的对系统电压稳定性有较高要求的精密设备：如计算机，医用设备等。因此迫切需要对系统的无功功率进行补偿。

介绍纸电容器传统的无功补偿设备有并联电容器、调相机和同步发电机等，由于并联电容器阻抗固定不能动态的跟踪负荷无功功率的变化；而调相机和同步发电机等补偿设备又属于旋转设备，其损耗、噪声都很大，而且还不适用于太大或太小的无功补偿。所以这些设备已经越来越不适应电力系统发展的需要。

20世纪70年代以来，随着研究的进一步加深出现了一种静止无功补偿技术。这种技术经过20多年的发展，经历了一个不断创新、发展完善的过程。所谓静止无功补偿是指用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使其具有吸收和发出无功电流的能力，用于提高电力系统的功率因数，稳定系统电压，抑制系统振荡等功能。目前这种静止开关主要分为两种，即断路器和电力电子开关。由于用断路器作为接触器，其开关速度较慢，约为10～30s，不可能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时常会引起较为严重的冲击涌流和操作过电压，这样不但易造成接触点烧焊，而且使补偿电容器内部击穿，所受的应力大，维修量大。

结论随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR、GTR、GTO等的出现，将其作为投切开关，速度可以提高500倍（约为10μs），对任何系统参数，无功补偿都可以在一个周波内完成，而且可以进行单相调节。现今所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管的无功补偿设备，主要有以下三大类型，一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置（SR：SaturatedReactor）；第二类是晶闸管控制电抗器（TCR：ThyristorControlReactor）、晶闸管投切电容器（TSC：ThyristorSwitchCapacitor），这两种装置统称为SVC（StaticVarCompensator）；第三类是采用自换相变流技术的静止无功补偿装置——高级静止无功发生器（ASVG：AdvancedStaticVarGenerator）。

以下对此三类静止无功补偿技术逐一介绍，主要对SVC和ASVG这两类补偿技术作详细介绍，并指出今后静止无功补偿技术的发展趋势。

纸介电容器纸介电容器是由介质厚度很薄的纸作为介质，铝箔作为电极，经掩绕成圆柱形，再经过浸渍用外壳封装或环氧树脂灌封组成的电容器。[1]它有成本低等优点，但损耗较大。主要在频率较低的电路中作旁路、耦合、滤波等用。

概况编辑

纸介电容器是有机介质电容器中最古老，历史最长的一个品种。由于这类电容器的比率电容较大，电容量范围宽，工作电压高，成本低而被广泛应用。因具有以上特点，上世纪八十年代国内外纸介电容器的产量仍然是很可观的。纸介电容器虽在低压电路中有一部分被合成膜电容器所代替，但高压纸介电容器仍占有一定的地位。上世纪九十年代大量生产额定电压63～30000伏，电容量几百皮法到十微法的各类纸介电容器。此外还生产用作脉冲、储能、移相等用途的纸介电容器。[2]

结构编辑

纸介电容器的实物如图1-37所示。

纸介电容器是用两片金属箔(锡箔或铝箔)做电极，再在两层金属箔中间夹以极薄的电容纸，一起卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料(如陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。改变锡箔或铝箔的面积，可以制成电容大小不同的纸介电容器。

性质编辑

纸介电容器是以纸为介质的一类电容器，实际上作为电容器介质的不单纯是电容器纸，而是电容纸经过浸渍料浸渍过的复合介质，利用这种复合介质与极板构成电容器。[2]

电容器纸与极板经卷绕成芯子后，再经浸渍(浸渍料有极性或非极性，有固体、液体及半液体)，然后密封。密封的形式有铝外壳灌注树脂、铁外壳、高压的甚至用陶瓷外壳。纸介电容器有较大的tgδ，所以应用范围只是在直流及低频电路中。而且易老化，老化后就使电容器的介电强度随时间而逐渐下降。该电容器热稳定性较差，因此电容量稳定性不高，工作温度又较低，易吸潮，因此要求好的密封条件，才能保证电容器的质量。[2]

分类编辑

纸介电容器分为有感和无感两种绕法。有感式的芯子实际上是一个有很多圈数的带状线圈，因此电感较大。无感式是将电极箔分别向纸的两边错开，使箔带的侧边伸出纸带外边，卷绕成圆柱形芯子后焊上引线。这样就使电极箔各圈间相互短接，所以电感很小。这种电容器可在较高的频率下使用1。[3]

金属化纸介电容器编辑

金属化纸介电容器的结构与纸介电容器基本相同，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔。金属化纸介电容器的外形如图1-38所示。

金属化纸介电容器

金属化纸介电容器的最大特点是被击穿后有自愈作用，电路电压恢复正常后仍能正常工作。一般纸介电容器被击穿后纸介质被烧焦，两层金属箔在被击穿处熔化在一起，形成短路。而金属化纸介电容器被击穿后，被击穿处的金属膜在高温下蒸发，只留下绝缘的小孔，不会短路。[3]

参考资料

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所