原创 超级电容器在数字电器控制器中的应用

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由于信息时代的到来，数字化电器产品也日益普及，由于使用参数可以由用户自行设定，所以用起来很便捷，但于该类产品电源都是市电，因此当停电或者是意外掉电的时候，原来设定好的那些参数就会丢失，那么重启后就需要人工重新设定工作参数；还有就是有些电器不需要整天处于工作状态，不用的时候需要关闭或进入低功耗状态如果没有数据保持的备用电源，那么每次重启后也需要重新设定工作参数，这样就会给用户带来很多不必要的麻烦，所以电器的制造厂家都会为电器的控制器添加后备电源，其中很多厂家使用的都是纽扣电池，但由于电池寿命有限需要不定期的更换，还有一定的污染问题，既给用户带来麻烦也不符合建设绿色家园的社会主题，超级电容的出现给他们带来了解决这一问题的新的方法，超级电容因具有容量大、充放电快、还有超长的工作寿命循环充放电可以达到10万次以上、安全可靠无污染以及其外型和纽扣电池相似使用很方便等特性成为控制器后备电源的最佳选择。其使用方式和电池一样，可以直接替代纽扣电池作为后备电源。现在超级电容器已经成功应用在冰箱控制器和空调控制器中。

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法拉电容在直流屏中的应用

从我国20世纪60~80年代建设的35kV变电站及10kV开关站(室)，绝大多数高压开关(断路器)操动机构是CDX型电磁操动机构。在变电站或配电站的配电室中专门配有相应的直流系统，作为分、合闸操作、控制和保护用的直流电源。这些直流电源设备，主要是电容储能式硅整流分合闸装置和部分由蓄电池组构成的直流屏。

    由于电容储能式硅整流分、合闸装置具有结构简单、成本低、维护量小的特点，因此在当时的这些末端站得到了广泛的应用，但是这些装置在实际使用中暴露出一个致命的缺陷：事故分闸的可靠性差，其原因是使用的储能电解电容器组的容量有限(只有几千个微法)，漏电流较大。有限的储能及停电后较大的漏电，使其无法在任何情况下保证事故分闸所需要的能量，由此造成的严重事故时有发生。有些用户不得不将其换成小容量的蓄电池组，其目的就是为了能保障分闸的能量，然而先抛开蓄电池组价格昂贵、寿命有限不说，单就从必须按规定对其进行维护保养才能正常工作这一点来说，就是让人头疼的问题，因为这里的蓄电池组不承担合闸任务，长时间处于备用状态，有些间题(如单个电池不良，记忆效应)不象蓄电池组直流屏那样从合闸操作中发现，这就要求工作人员主动定期地对蓄电池进行维护保养，由于工作量大，实际上这些工作在现场很难做到百分之百落实，甚至有些工作人员编造工作记录蒙混过关，因此蓄电池组的内部状态是否正常已很难保证，比如不及时发现蓄电池组中有问题的蓄电池并进行更换，以及不定期消除镍镉电池的记忆效应。一旦供电线路出现事故需迅速分闸时，就有可能提供不了足够的能量，有可能造成更大的事故。

    由蓄电池组成的直流屏，能存储很大的电能而实现停电后的长时间的直流供给，在一些重要变、配电站(如110kV及以上级别的变电站)这是必要的功能，然而象有些不重要的末端站及用户站，实际上并不需要停电后长时间的直流供给。考虑到要保证事故分闸的可靠性而使用了这样的设备，然而带来的却是很高的运营成本。经常的维护保养以及不长的使用寿命。另外故障率也因其电池的多节串联而增加(任何一节电池有问题，都将影响整个蓄电池组的正常工作)。

对上述设备不尽如人意的问题，人们迫切希望有较好的办法来解决，超级电容器的出现及其具备的优良性能可以很好的解决这一问题。

超级电容器的应用方案

    该方案适用于在用电容储能〔或已更换蓄电池组〕式硅整流分合闸装置的改造，在原电路少改造的电路原理如图1所示：图中只画出了直流母线之前的部分，图中虚线框内的电路为改造加入的部分，去掉未画出电路部分的电解电容器组或蓄电池组，超级电容器C1,  C2的参数为280V, 0.85F，两只超级电容器同时工作又互为热备，充电限流电阻R1，R2，根据所需充电速度大小，可使用500～1000 W的碘钨灯，其冷态电阻较热态电阻小5～6倍，比较适合电容器电压上升后宜减小限流电阻的要求。这一方案的优势为：

    (1) 在保留了原设备结构简单、成本低和维护量小的特点的同时，保证了分闸能量供应的绝对可靠，这是因为超级电容器的储能比原电解电容器组大了几百倍，在停电后可保证近千次的分闸，安全余量非常大。

    (2) 每只超级电容器均可提供合闸所需的能量，停电后两只超级电容器能实现连续近20次的合闸，可实现双路供电的自动备投，同时，由于超级电容器所具有的多次合闸的能力，因此，在进行设备例行试验合闸时，不需回调高压，就可进行合闸试验，既节省了时间、减

少了工作量，又消除了安全隐患。

(3)由于两只超级电容器同时工作又互为热备，从而保证一旦其中一只电容出现问题，不会影响另一只的独立工作，其检查功能可在不影响另一只正常工作的情况下，发现故障电容而更换掉，保证工作的百分之百可靠。