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电容器（三）
2025-11-14
充放电
(1)充电的过程。
使电容器带电(储存电荷和电能)的过程称为充电。把电容器的一个极板接电源的正极，另一个极板接电源的负极，两个极板就分别带上了等量的异种电荷。充电后电容器的两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。
(2)放电的过程。
使充电后的电容器失去电荷(释放电荷和电能)的过程称为放电。例如，用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就会放出电荷和电能。放电后电容器的两极板之间的电场消失，电能转化为其他形式的能。
电池自放电是指在开路状态下电池存储电荷的保持能力。锂离子电池的自放电类型可分为物理自放电和化学自放电。电池单体通过串联、并联的方式组成模组，若模组内单体自放电一致性差，则会导致模组在存储一段时间后出现内部单体端电压不一致的现象，致使模组在充放电过程中出现部分单体已达到目标电压，而另一部分单体仍处于较高或较低电压的现象，导致单体过充电或过放电，甚至产生安全问题，这也是对模组电压均衡能力的一种挑战。自放电是锂离子电容器的一项重要性能指标。
故障处理
1.电容器的常见故障。当发现电容器的下列情况之一时应立即切断电源。
（1）电容器外壳膨胀或漏油。
（2）套管破裂，发生闪络有火花。
（3）电容器内部声音异常。
（4）外壳温升高于55℃以上示温片脱落。
2.电容器的故障处理
（1）当电容器爆炸着火时，就立即断开电源，并用砂子和干式灭火器灭火。
（2）当电容器的保险熔断时，应向调度汇报，待取得同意后再拉开电容器的断路器。切断电源对其进行放电，先进行外部检查，如套管的外部有无闪络痕迹，外壳是否变形，漏油及接地装置有无短路现象等，并摇测极间及极对地的绝缘电阻值，检查电容器组接线是否完整、牢固，是否有缺相现象，如未发现故障现象，可换好保险后投入。如送电后保险仍熔断，则应退出故障电容器，而恢复对其余部分送电。如果在保险熔断的同时，断路器也跳闸，此时不可强送。须待上述检查完毕换好保险后再投入。
（3）电容器的断路器跳闸，而分路保险未断，应先对电容器放电三分钟后，再检查断路器电流互感器电力电缆及电容器外部等。若未发现异常，则可能是由于外部故障母线电压波动所致。经检查后，可以试投；否则，应进一步对保护全面的通电试验。通过以上的检查、试验，若仍找不出原因，则需按制度办事，对电容器逐渐进行试验。未查明原因之前，不得试投。
3.处理故障电容器时的安全事项。由于电容器的两极具有剩留残余电荷的特点，所以，首先应设法将其电荷放尽，否则容易发生触电事故。处理故障电容器时，首先应拉开电容器组的断路器及其上下隔离开关，如采用熔断器保护，则应先取下熔丝管。此时，电容器组虽已经过放电电阻自行放电，但仍会有部分残余电荷，因此，必须进行人工放电。放电时，要先将接地线的接地端与接地网固定好，再用接地棒多次对电容器放电，直至无火花和放电声为止，最后将接地线固定好。同时，还应注意，电容器如果有内部断线、熔丝熔断或引线接触不良时，其两极间还可能会有残余电荷，而在自动放电或人工放电时，这些残余电荷是不会被放掉的。故运行或检修人员在接触故障电容器前，还应戴好绝缘手套，并用短路线短接故障电容器的两极以使其放电。另外，对采用串联接线方式的电容器还应单独进行放电。
超级电容器
超级电容器又称为双电层电容器、电化学电容器，是电化学性能介于传统电容器和电池的一种新型的电化学储能装置。主要包括电极、电解质、集流体和隔离物4个部分。它主要是通过双电层电容和氧化还原反应产生的法拉第准电容存储能量。一般说来，超级电容器的储能方式是可逆的，因此可用来解决电池记忆等问题。当前，超级电容器的应用范围非常广泛，尤其是在混合动力汽车方面。其作为混合动力汽车的电源，可以很好地满足汽车在启动、爬坡和加速时对高功率的需求，从而有效地节约能源并提高电池的使用寿命。
对于超级电容器来说，依据不同的内容可有不同的分类方法。首先，根据不同的储能机理，可将超级电容器分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。其中，双电层电容器主要是通过纯静电电荷在电极表面进行吸附来产生存储能量。法拉第准电容器主要是通过法拉第准电容活性电极材料(如过渡金属氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近发生可逆的氧化还原反应产生法拉第准电容，从而实现对能量的存储与转换。其次，根据电解液种类可分为水系超级电容器和有机系超级电容器两大类。此外，根据活性材料的类型是否相同，可分为对称超级电容器和非对称超级电容器。最后，根据电解液的状态形式，又可将超级电容器分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器两大类。
20世纪60年代，世界上出现了超级电容器，到了20世纪70年代末80年代初，出现了大规模商业化生产超级电容器的形势。中国的超级电容器技术开发起步较迟，从20世纪80年代开始，相关的企业、高等院校和科研院所陆续开展与超级电容器相关的研究工作$到了20世纪90年代，混合电动轿车迅速发展，作为电动轿车的主要电能存储单元，超级电容器越来越受到人们的关注。相较于传统的电容器，超级电容器具有更明显的优势。
1.高效。它拥有超大的电容量、超宽的工作温度范围，能够快速充电、放电。
2.实用。它的使用寿命极长，不用经常维护。
3.环保。与传统蓄电池相比，它对环境友好，不产生二次污染$因此超级电容器的出现为电能的储存提供了一种很好的解决方案。
