超级电容测试系统方案
超级电容：采用物理、化学或者混合方式实现超大容量双层电容器。主要用来“削
峰填谷”，比如：主电源和备用电源切换时的续电（基站及服务器，网络机房，通讯等行业）；快速充放电短时储存环境（比如动车的启动与刹车时充放电时省电，并且减小对启动电源的
要求，地铁车辆，电动车，太阳能发电等）；在快充快放环境是替代一些蓄电池和动力电池（电动工具行业，电动大巴等）。
超级电容特点：快充快放、循环寿命长、放电电流大、功率密度较高、安全、稳定及温度特性好、单节电压较低。
电子负载在测试超级电容时的特点，
精确度：电子负载有0.05%的电压回读精确度，保证测试的精确度
集成功能：集成了超级电容的内阻和容量测试功能。
完善的接口：RS232,USB,GPIB 口并且配备相应软件，数据，图像报告，循环测试一键完成。
配件及软件：可监控电容组的每分电容的电压一致性和电压值，同时监控温度，
测试内容：内阻、容量、单节一致性、充放电曲线。
测试仪器：电源（电压高于电容组的最高开路电压，电流适当）、电容器、负载仪（功
率及电压适当）、示波器（长存储最好）、万用表（选用）。
充电方式：
恒流转恒压充电。
接线方式，测试之前请确认电容的正负极。请确认连接电路。
超级电容放电测试
电子负载设置：远端采样打开，电池（电容）恒压功能打开，
Shift+0 打开电容测试功能。设定截止电压，电容计算电压的上下限。设定充电电流。
按on/off键，开始测试，屏幕显示测试结果。一键完成测试。
本测量测试：充电时间，充电内阻，充电电量，电容容量。充电曲线，漏电流等测试。
充电曲线，请链接上位机软件。
放电方式
接线方式：请确定电容正负极及确定连接方式。
电子负载设置：远端采样打开，电池（电容）恒压功能打开，
Shift+0 打开电容测试功能。设定截止电压，电容计算电压的上下限。设定放电电流。按on/off键，开始测试，屏幕显示测试结果。一键完成测试。
本测量测试：放电时间，放电内阻，放电电量，电容容量。放电曲线。
放电曲线，请链接上位机软件。
配件及配件功能和软件
配件及配件说明：
接线端子：配件每组具有6 个端子，分别接负载、电容和电源。
通讯接口：具有RS232 接口接电脑，连接软件。
电压采样：具有32路电压测量端子，测量各个分电容的电压曲线。
温度采样：具有8 路温度测量端子，测量电容组在充放电循环时的发热及分布。
连接方法：按照说明书连接好机器，连接好通讯线，设定好软件通讯方式，打开软件，设定好测量参数及测量次数，开始测试。
测试结果：
1、每次充放电测试时曲线及测试参数结果。
2、每次充放电测试时各个分电压的测试曲线及测试结果。
3、每次充放电测试时温度及温度曲线。
4、每次充放电测试时的结果及判断结果（机器判断合格与否）
5、总体充放电测试的容量曲线。
6、总体充放电测试时电阻曲线。
7、总体充放电测试时温度曲线。
8、总体充放电测试时各分电压曲线。
9、总体充放电测试时可设定判断范围及判断结果。
超级电容测试系统方案 超级电容：采用物理、化学或者混合方式实现超大容量双层电容器。主要用来“削 峰填谷”，比如：主电源和备用电源切换时的续电（基站及服务器，网络机房，通讯等行业）；快速充放电短时储存环境（比如动车的启动与刹车时充放电时省电，并且减小对启动电源的 要求，地铁车辆，电动车，太阳能发电等）；在快充快放环境是替代一些蓄电池和动力电池（电动工具行业，电动大巴等）。 超级电容特点：快充快放、循环寿命长、放电电流大、功率密度较高、安全、稳定及温度特性好、单节电压较低。 电子负载在测试超级电容时的特点， 精确度：电子负载有0.05%的电压回读精确度，保证测试的精确度 集成功能：集成了超级电容的内阻和容量测试功能。 完善的接口：RS232,USB,GPIB 口并且配备相应软件，数据，图像报告，循环测试一键完成。 配件及软件：可监控电容组的每分电容的电压一致性和电压值，同时监控温度， 测试内容：内阻、容量、单节一致性、充放电曲线。 测试仪器：电源（电压高于电容组的最高开路电压，电流适当）、电容器、负载仪（功 率及电压适当）、示波器（长存储最好）、万用表（选用）。 充电方式： 恒流转恒压充电。 接线方式，测试之前请确认电容的正负极。请确认连接电路。 超级电容放电测试 电子负载设置：远端采样打开，电池（电容）恒压功能打开， Shift+0 打开电容测试功能。设定截止电压，电容计算电压的上下限。设定充电电流。 按on/off键，开始测试，屏幕显示测试结果。一键完成测试。 本测量测试：充电时间，充电内阻，充电电量，电容容量。充电曲线，漏电流等测试。 充电曲线，请链接上位机软件。 放电方式 接线方式：请确定电容正负极及确定连接方式。
***220kV变电站扩建变压器工程电容器安装施工方案 批准： 技术审核： 安全审核： 质量审核： 编制： ***220kV变电站扩建变压器工程 施工项目部
目录 一、工程概述 二、编制依据 三、适用范围 四、标准化作业流程图 五、准备阶段 六、作业阶段 七、质量控制措施
一、工程概况： 二、编制依据 1、《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》（GB 50171-2012） 2、《电气装置安装工程质量检验及评定规程》（DL/T5161.1～17-2002） 3、《国家电网公司电力安全工作规程（电网建设部分）》（试行） 4、《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》（2013年版） 5、《国家电网公司输变电工程标准工艺》（2016年版） 6、《国家电网公司电网工程施工安全风险识别、评估及预控措施管理办法》（国网（基建/3）176-2015） 7、天津市电力公司和送变电工程有限公司颁发的相关规程、规定、相关文件 8、《国家电网公司输变电工程典型施工方法》（2015年版） 9、本工程强制性条文实施计划、质量通病防治措施。 10、本工程施工组织设计；本工程的设计图纸、文件及设计变更。 三、适用范围 1、使用说明：作业过程中除严格执行本指导书外，还应满足国家、行业有关法规和工程技术标准。 2、适用范围：本作业指导书适用于各电压盘柜安装作业，仅用于***220kV 变电站扩建变压器工程盘柜安装施工作业。 四、标准化作业流程图 准备阶段技术准备 人员准备 工具准备 材料准备 作 业 阶 段 基础复测 电容器支架安装 设 备 安 装 设备检查和试验 现 场 检 查 与 试 验 一 次 连 线 网 门 安 装 验 收 阶 段
超级电容器的充放电实验曲线测试 一、实验目的 了解超级电容器结构组成以及工作原理，理解超级电容器等效电路模型，学会绘制超级电容器充放电曲线。 二、超级电容器结构以及工作原理 超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔膜四个部件。超级电容器电极由多孔材料在金属薄膜（常用铝）上沉积而成，而活性炭则是常用的多孔材料。充电时，电荷存储于多孔材料和电解质之间的界面上。电解质的选择往往是电容器单体电压和离子导电性之间妥协的结果，追求离子导电性的最大化可能会导致所选择的电解质分解电压低至1V 。隔膜通常是纸，起绝缘作用，可以防止电极之间任何的导电接触。必须能够浸泡在电解质中，并且不影响电解质的离子导电性。 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V 以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，
为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。 三、实验线路图 四、实验步骤 1、充电实验 按照实验线路图连接电路，将开关接到K端，使电源接入电路中，实现超级电容的充电过程，通过串口命令记录电流和电压。 2、放电实验 在超级电容器充电完成后，将开关接到另一端，将电源断开，实现超级电容的放电过程，通过串口命令记录电流和电压。 五、注意事项 1、超级电容器具有固定的极性。在使用前，应确认极性。 2、超级电容器应在标称电压下使用。当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致电容器性能崩溃。 3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃。 4、外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。电容器应尽量远离热源。 5、安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动电容器，这样会导致电容器引线松动，导致性能劣化。
1编制依据 1.1西铺220KV变电所工程地质水文情况。 1.2西铺220KV变电所工程10KV无功补偿装置土建施工图纸。 1.3西铺220KV变电所工程施工合同。 1.4现行有关施工验收规范标准及操作规程。 2工程概况 10KV无功补偿装置基础位于10KV配电室西侧，，共有电抗器基础16个，电容器基础8个，围栏基础56个，基础埋深-1.35米，共需浇筑基础混凝土160m3，需挖土量611.6m3，回填土方451.6m3，场区土质为粉质黏土。根据本工程特点，制定本方案。 3施工准备 3.1工程施工期间正直夏季，考虑雨季施工，备足雨季施工所需材料。 3.2工程施工前，应备足所需周转材料。 3.3劳动力配备：选择本企业自有专业、精干班组，确保人力满足工程需要，劳动力配置见表3.1。 劳动力配置表3.1 4工期安排 计划2005年11月3日开工，11月20日竣工。
5主要施工方法 5.1基础轴线定位测量 根据变电所工程的特点，基础轴线具有尺寸繁复、排列密集的特点。 5.1.1 基础轴线控制桩的确定，采用架构基础的轴线作为测量放线的 依据。 5.1.2 每个基础的轴线控制桩，采用检测合格的电子经纬仪由控制桩 引出。轴线的精度要求：测角中误差：±10"，边长相对中误 差：1/20000。距离丈量采用经检验合格的钢尺，丈量时必须 使用弹簧秤，并进行往返测量。并考虑尺长、温度、倾斜、拉 力等各项改正数。 5.1.3基础高程控制：高程引入采用G1基准点，并在110kV架构区 设置2个临时水准点，220kV架构区设置2个临时水准点组成 高程控制网，控制网的测量采用附和测法。定期检测各临时水 准点的精度，如出现误差及时校正。 5.2土方开挖及回填 5.2.1土方开挖 由于基础布置密集，基坑开挖尺寸较小，土方工程采用人工开挖，同时土质十分硬，且夹杂有风化石，需用尖锹及镐开挖（用镐量占80%）施工顺序：确定开挖顺序和坡度→测设基坑灰线→挖土方→修整清理边坡→清理基槽并钎探
超级电容器（Supercapacitors，ultracapacitor），又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors)，双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。 突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应： Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
本质来说，超级电容器（双电层）是电容器。储能少。锂电是化学电池。储能多。超级电容具有大功率密度，锂离子电池具有大能量密度。 超级电容器与锂电池相同点都可以贮存能量，不同点是超级电容量瞬间充电瞬间放电。 超级电容器充放电都是物理过程，锂电池是化学过程。 越级电容的最大优势在瞬时大电流上，而电池的优势在适当电流的持续释放上，所以二者可以互补使用，例如在电动车的使用方面最佳方案就是结合使用的，电容主要用于启动时的瞬态高流。 超容的优势在于其储能过程是一个物理过程，功率密度大，电池在于其持续的放电能力，能量密度远大于超容。 超级电容器，分为双电层电容器和不对称的赝电容：双电层电容器的正负极都使用活性炭作为电极材料，利用起超大的比表面积来储存电荷，是一种物理过程;不对称的正极使用的是氧化物，利用氧化还原来储存电荷，负极和上述双电层电容器一样。锂离锂电池，正极材料氧化还原，负极是锂离子的嵌入和脱出。 超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。
10.备用电源系统测试 10.1测试工具及仪器 （1）数字万用表FLUKE 289 1台； （2）数字示波器Tektronix DPO3034 1台（含电流卡钳A622，高压隔离探头P5210）；（3）数字兆欧表HIOKI 345 1台，VC60D 1台； （4）功率分析仪YOKOGAWA WT1600 1台； （5）耐压测试仪 TOS5101 1台； （6）输出可调超级电容充电机 BN-CDJ350V 1台； （7） 24V直流电源一台； （8）变桨距系统控制柜轴一柜； （9）变桨试验台SY_BJ_T_V3.1 1台； （10）调压器9KV A 1台； （11）PRODIGIT 3257电子负载； （12）滑动变阻器 BX8-27-2.5A 2台； 10.2.超级电容单体性能测试 10.2.1单体容量测试 ★测试方法： 采用恒流放电法测90V超级电容模块的总容量，由于90V超级电容模块含36个超级电容单体，将总容量乘以36即可得到超级电容单体的容量。 测试电路如图10.1所示。
图10.1. 容量测试电路图 放电电流I1及放电电压下降的电压U1和U2见下表。分级方法应根据分立标准。 ★测试步骤： （1）如图10.1进行接线，设定充电机充电电压为150V，闭合F1； （2）断开F3，闭合F2，对超级电容模块C充电。C达到额定电压后，保持充电机输出30min，以I2=1A电流充电，每15s记录一次150V超级电容模块端电压；以I2’=2A电流充电，每30s记录一次150V超级电容模块端电压； （3）将示波器电压探头接C的正负极端，将电子负载设置为恒流模式，电流值设置为I1=4A放电。断开F2并闭合F3对超级电容进行放电，每30s记录一次150V超级电容模块端电压。 （4）记录C的正负极之间电压U随时间的变化曲线（如图10.2示意）；
超级电容的充电方式 Hessen was revised in January 2021
随着动力电池的发展和应用，动力电池的充电技术也应运而生，目前所采用的比较传统的充电方式有恒流充电和恒压充电。 恒流充电是在充电过程中，全程采用恒定不变的电流进行充电，一般适用于在电流不大的情况下，进行长时间充电； 恒压充电则是采用动力电池可接受的恒定的电压进行充电； 之后又出现了上述两种充电方式的组合模式，如 恒流限压充电(充电到限定电压后，通过减小充电电流限制电压上升)、 恒压限流充电(充电电压恒定，充电电流始终小于限定的电流值) 先恒流后恒压充电(先恒定电流充电，当充电到指定电压时转为恒定电压充电)等， 因为这些方式没有比较准确的控制而且模式比较单一，在充电时间、充电效率等方面并不十分理想；但由于所需控制量少、实现简单，这些方式在很多场合下仍被采用[31]。 由于动力电池存在固有的可接受充电电流曲线，随着充电时间的增加，可接受充电电流随之减少，因此采用恒压或恒流的充电方式，充电过程始终小于或大于电池可接受的充电电流的状态下进行，从而降低了充电效率，延长了充电时间。 因此根据动力电池的自身充电规律，可以把充电过程细分为若干阶段，各个阶段采用不同的充电模式，或者根据电池的不同状态，采用相应的充电模式，使整个充电过程更符合动力电池的充电特性。研究表明这种方式可以有效地减小充电时间、提高充电电量，但该方式控制方式比较复杂，通用性不强[32]。 脉冲充电方式也是常用的充电模式之一。脉动式充电是指充电电流或电压以脉冲的形式加在蓄电池两端进行充电，可以缩短充电时间，增大充放电容量，减少电池发热，提高充电效率。有实验表明[33][34]如果可以提供正、负相间的电流脉冲，就能增加动力电池的循环使用次数，延长使用寿命。但现有的脉冲充电器的充电脉冲宽度和间歇时间大多是固定的，无法根据充电状态进行相应的改变（可否考虑PWM），因此充电效果受到了影响。 超级电容器的原理不同于蓄电池，其充放电过程的容量状态有其自身的特点。超级电容器受充放电电流、温度、充放电循环次数等因素影响，其中充放电流是最主要的影响因素。由于超级电容器一般采用恒流限压充电的方法，本文主要分析恒流充电条件下的超级电容器特性。恒流限压充电的方法为控制最高电压为Umax，恒流充电结束后转入恒压浮充，直到超级电容器充满。采用这种充电方法的优点是：第一阶段采用较大电流以节省充电时间，后期采用恒压充电可在充电结束前达到小电流充电，既保证充满，又可避免超级电容器内部高温而影响超级电容器的容量特性。 超级电容器具有非常高的功率密度，为电池的10—100倍，适用于短时间高功率输出；充电速度快且模式简单，可以采用大电流充电，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，是真正意义上的快速充电；无需检测是否充满，过充无危险；
坝河口35KV变电站 10KV电容拆除及安装施工方案 一、电容器拆除及安装工作的组成： 电容器柜高压电缆退出及临时通道门的施工、电容器及电容器开关柜拆除及运输、电容器柜原基础破除及电容器室地面破除、电容器新基础开挖及浇筑和电容器及电容器柜的安装组成 二、施工方案及实施： 1、施工准备 施工准备严格执行公司制定的《开工前技术准备及验证程序》文件： 1.1机具准备：现场配置的工机具应经过安全检验，需配备的主要机具数量满足施工要求。 1.2材料准备：现场材料供应满足施工要求。 1.3人员准备：现场作业的焊工、电工、瓦工等须持有效证件上岗。要求经验丰富、技术熟练、素质高，数量满足施工要求。 1.4技术交底：做好施工图会审和设计交底，施工前向施工人员作好技术交底，明确施工工艺要求及质量保证措施。 2、工器具的配置 3、施工要求
3.1 根据图纸及现场环境要求，施工临时通道，对工作场地进行安全隔离。 3.2 电容器拆除先断开高压电缆，并将电缆退至安全地方后对电容器及电容器柜进行拆除工作； 3.3按图纸要求对电容器新基础进行浇筑，对电容器柜基础槽钢进行制作安装； 3.4 严格按工艺要求对电容器及电容器柜进行安装。 三、工艺要求 1、砼： 2、焊接工艺：清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。 3、电容器柜安装： 内元件。所有盘内的带电部分的电气间隙、爬电距离及到接地部分的安全距离应符合规范的要求。 四、安全目标及安全注意事项 1、安全目标 1.1杜绝人身死亡，确保本工程安全“双零”目标 1.2不发生火灾事故 1.3不发生触电事故 2、安全注意事项 2.1施工人员进入现场必须正确佩戴安全帽，规范着装，必须熟悉现场施工状况。 2.2合理安排工序，尽量避免交叉作业。 2.3挖掘区域内如发现地下埋设物、古物等时，必须报告上级进行处理后方可继续施工。 2.4挖掘工具应完整、牢固，施工人员保持安全间距。
超级电容器的三种测试 办法详解 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交 流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclicvoltammetry(CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 Voltagewindow（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 Specificcapacitance（比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） Cyclelife（超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性） 测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。
电容器安装施工方案1、编写依据 2、工程概况 3、工作前安全风险辨析及控制措施表
4、作业准备 4.1 人员配备 注:作业人数根据具体工程量规模配备。 4.2 主要工器具及仪器仪表配置
注:主要工器具及仪器仪表根据具体工程量规模配备。 5、作业流程 5.1作业（工序）流程图
6．作业方法 6.1施工准备 6.1.1技术准备：按规程、厂家安装说明书、图纸、设计要求及施工措施对施工人员进行技术交底，交底要有针对性； 6.1.2人员组织：技术负责人、安装负责人、安全质量负责人和技术工人； 6.1.3机具的准备：按施工要求准备机具并对其性能及状态进行检查和维护；6.1.4施工材料准备：槽钢、钢板、螺栓等。 6.2 基础检查 6.2.1 根据电容器到货的实际尺寸，核对土建基础是否符合要求，包括位置、尺寸，如果预埋铁板不符合要求，需通知现场监理工程师联系有关单位进行整改。 6.2.2 清除基础槽钢表面的灰砂，核实基础槽钢可靠接地。 6.3 设备搬运及开箱检查 6.3.1 所有设备的装卸和运输，应由起重工负责指挥，其他施工人员配合。设备在搬运过程中，不许倾翻、倒置和遭受剧烈震动；设备的搬运，可人力叉车和滚筒配合进行。 6.3.2 开箱检查，电容器应转运到便于安装的位置才准备开箱。设备开箱检查产品的铭牌数据与设计图纸是否相符，如产品型号、额定容量、额定电压等，并检查出厂文件是否齐全；检查包装箱内零部件应与装箱清单相符；检查产品运输过程中有无损伤和变形，检查电容器的本体有无渗漏，电容器套管有无破损和裂纹，连接线是否有松动绝缘是否有破损，表面是否有脏物等。 6.3.3 电容器开箱后，按电容容量分别存放，并由试验人员进行电气试验，检查容量及绝缘，并按容量进行配合分组。
第５期（总第１７４期） ２０１２年１０月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５ Ｏｃｔ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－０１７０－０ ２超级电容充电策略研究 汪亚霖，文 方 （贵州大学电气工程学院，贵州 贵阳 ５５０００１ ）摘要：超级电容是一种绿色环保的电化学电容器，其充电过程受内阻和有效电容等诸多因素的影响，对其充电方法进行研究，在以后的工程应用中具有重要的意义。采用二阶段充电模式对其充电，控制电路以ＴＭＳ３２芯片为核心，通过检测超级电容的端电压，送入ＤＳＰ进行分析和处理，得到相对应的ＰＷＭ控制信号来控制主回路开关管（ＩＧＢＴ）的开通和关断，从而改变充电电流的大小，实现超级电容的智能充电。关键词：超级电容；充电电路；ＴＭＳ３２中图分类号：ＴＭ５３ 文献标识码：Ｂ 收稿日期：２０１２－０６－０６；修回日期：２０１２－０６－２ １作者简介：汪亚霖（１９８８－） ，女，贵州水城人，在读硕士研究生，主要研究方向：计算机控制技术。０ 引言 超级电容器又叫双电层电容器，是一种新型储能装置，是２０世纪７０年代发展起来的一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件，具有充电时间短、使用寿命长、 温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。因此，超级电容是一种高效、环保、实用的能量存储装置， 在绿色环保、混合动力、清洁能源、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和潜力，目前发展十分迅速。 超级电容器的充电过程是非常复杂的电化学过程，其内阻和有效电容受诸多因素的影响，具有很强的时变性和非线性，因此，对其建立精确的数学模型比较困难。使超级电容快速有效的充电，对于超级电容在实际工程中的应用具有指导意义。１ 常规充电法１．１ 恒定电压充电法 在充电过程中，充电电压始终保持不变的方法叫做恒定电压充电法，其优点是可避免充电后期由于充电电流过大造成的极板活性物质脱落及电能的损失，其缺点是由于充电初期充电电流过大，容易使电池极板弯曲， 造成电池报废。１．２ 恒定电流充电法 在充电过程中，充电电流始终保持不变的方法叫做恒定电流充电法， 此方法使电池充电时间缩短。在允许的最大充电电流范围内，充电电流越大，充电时间越短。但若在充电后期仍保持充电电流大小不变， 将导致电解液析出气泡过多而呈现出沸腾状态，这不但浪费了电能，而且容易使电池温升过高，造成电池存储 容量下降而提前报废。因此， 此充电方法很少采用［１］ 。２ 快速充电技术— ——脉冲式充电法脉冲充电法首先采用脉冲电流对电池充电一段时间后让其停充一段时间，如此循环。此充电方法可使蓄电池的充电接收率得到提高。脉冲充电法在其停充阶段使电池经化学反应产生的氧气和氢气能重新反应而被吸收掉，从而使欧姆极化和浓差极化自然而然地被消除， 减轻了蓄电池的内压。脉冲充电法减少了电池的析气量，使其有较充分的反应时间，大大提高了电 池的充电效率［ ２］ 。图１为脉冲式充电曲线。图１ 脉冲式充电曲线 ３ 超级电容器模组充电电路设计 结合上述各种方法的优缺点，本文设计采用两阶段充电模式，即首先采用脉冲快速充电方法，以使其消除电池极化，避免了超级电容在充电过程中的温升过高；再采用浮充补足充电法对其进行充电，可使超级电容恢复至完全充电状态，使其达到额定容量。 快速充电部分由Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ电路构成，它产生所需要的正负脉冲， 形成双向能量流动电路。电路中包
硕士学位论文 论文题目锂离子超级电容器的研究 研究生姓名刘旭 指导教师姓名郑军伟 专业名称高分子化学与物理 研究方向超级电容器 论文提交日期2012-04-01
锂离子超级电容器的研究中文摘要 中文摘要 超级电容器是一种高功率密度的无源储能元件，随着它的问世，如何应用好超级电容器，是科技工作者的一个热门话题。超级电容器具有充放电速度快、效率高、循环寿命长、工作温度范围宽、可靠性好等诸多优点，但是与传统的二次电池如锂离子电池相比，超级电容器的能量密度较低。 本研究主要通过用传统方法做成了以活性碳为电极的对称性电容器，和以石墨、Li4Ti5O12取代一个活性炭电极的非对称性电容器做了对比，尝试得到能量密度更高、循环寿命更好的超级电容器。主要研究内容如下： （1）采用活性炭为对称性电极，以1mol/L LiPF6/EC+DEC(体积比1:1)为电解液，用不同的正负电极质量比，获得最佳的电容器 （2）以改进的固相法得到的Li4Ti5O12材料为基础，研究了TiN表面修饰对其电化学性能的影响。结果表明：表面修饰TiN能够显著提高Li4Ti5O12材料的导电性，倍率性能和循环寿命。 （3）以Li4Ti5O12为负极，以石墨为正极，探究出了一种性能更好的体系，得到了比较理想的超级电容器。 关键词：超级电容器；活性炭；锂离子二次电池；Li4Ti5O12 作者：刘旭 指导老师：郑军伟教授
Abstract锂离子超级电容器的研究The performance research of Lithium-ion supercapacitors Abstract Supercapacitor is a kind of high power density of passive energy storage devices, along with its coming out, how to apply supercapacitor well is a hot topic for the workers. Supercapacitor with charge and discharge speed, high efficiency and long cycling life, wide working temperature range, good reliability, and many other advantages, but with the traditional secondary battery than such as lithium ion battery, supercapacitor energy density is lower. This research mainly by using traditional methods to make it to the symmetry of activated carbon electrode capacitor, and with graphite, Li4Ti5O12replace an activated carbon electrode asymmetry of the capacitor made the contrast, try to get higher energy density, circle life better super capacitors. The main contents are as follows: (1) The active carbon electrode for symmetry, with 1 mol/L LiPF6/ EC + DEC (volume ratio of 1 to 1) for the electrolyte, with different positive and negative electrode than quality, get the best capacitors (2) To improve solid phase method get Li4Ti5O12 materials as the foundation, study the TiN surface modification on the electrochemical performance influence. The results show that surface modification TiN can obviously improve the conductivity of the Li4Ti5O12 materials, rate of performance and circle life (3) To Li4Ti5O12 for negative with graphite as positive, explore a performance with better system, obtained the ideal supercapacitors. Key words: Supercapacitors；Active carbon；Li-ion battery; Li4Ti5O12 Written by Xu Liu Supervised by Prof. Junwei Zheng
辉县天邦110kV输变电工程 10kV电容器安装施工方案 一、范围 本作业指导书适用于辉县天邦110kV输变电工程10kV电容器组所有设备的开箱验收，安装，调整，验收及投入运行前的检查。 二、引用标准 《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》（GBJ147-90） 《电力建设安全工作规程》（DL5009.1-2002） 《电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》（GBJ148-90） 三、编制依据 1上述引用标准。 2电气部份设计图《10kV配电装置部分》 3电气专业施工组织设计 4质量、环境和职业健康安全《管理制度汇编》 四、作业准备及条件 1人员配备 安装应由有该项施工经验的熟练工人参加, 人员配备5人(其中焊工1人)，指定1人为专门负责人。 2 工机具配备 工机具配备
2 作业条件 2.1 10kV 电容器组设备、材料必须按厂家资料说明书及发货清单进行清点，数量、规格、质量应符合厂家说明书及施工图纸要求。 2.2 清理现场，检查及核对10kV 电容器组设备的安装位置及尺寸，应符合安装的要求。 2.3作业前组织施工人员进行技术交底，做到每个施工人员了解具体的施工方法及工艺，并熟悉周围环境，做好必要的安全措施。 五、施工进度 1 2010年04月30日前完成35kV 电容器组设备的安装。 2在安装中配合厂家代表、调试所的调试工作，全部工作于本站带电前完成验收。 六、作业程序和方法 1、设备开箱检查 1.1隔离开关规格、数量是否符号设计要求，备品配件是否齐全，瓷件无损伤；接线端子及载流部分应清洁，接触良好，触头镀银层无脱落。 1.2避雷器瓷件外观是否有破损，出厂检验试验报告提供。 1.3电抗器外部线圈间隙是否存有损伤，接线端子、绝缘部分完好； 1.4放电线圈套管芯棒无弯曲，固定螺栓是否压紧无松动；引出线连接用的螺母、垫片齐全；外壳应无显著变形，外表无锈蚀，所有接缝不应有渗油。 2、准备工作 2.1检查电容器组设备预埋件是否符合设计的要求。 2.2检查所到的设备与图纸上安装尺寸一致，所配的安装材料完整无缺件。 2.3检查电容器组单个电力电容器，并作好记录。
超级电容组充电解决大电容充电方案 超级电容（Supercapacitor[SC]或ultracapacitor）亦称双电层电容（electric double-layer capacitor），目前越来越广泛地用于各种电源管理系统。在汽车应用（如具有再生制动功能的起停系统）中，超级电容能够提供使起动器啮合所需的能量，以重启燃烧发动机，并接收在制动期间回收的动能。超级电容的优势在于其充放电次数显着多于传统铅酸电池，同时能够更迅速地吸收能量而不减少其预期寿命。这些特点还使超级电容对工业后备电源系统、快速充电无绳电动工具和远程传感器具有吸引力，因为对这些应用来说，频繁更换电池是不切实际的。 本文讨论了有关为这些大电容充电的挑战，并向电源系统设计工程师介绍了如何评估和选择适合后备能量存储应用的最佳系统配置。文中介绍了一种超级电容充电器解决方案范例，并提供了波形和详细解释。 系统详述 许多系统配置都使用超级电容组作为后备能量存储组件。一开始，设计工程师需要确定其能量存储配置目标，然后决定可用多大电压来存储能量。解决方案选择取决于负载的功率和电压要求，以及超级电容的能量和电压能力。在确定了最佳解决方案后，还必须对整体性能与成本进行平衡。 图1显示了一种高效率解决方案的框图，其中的负载是需要稳定输入电压（3.3V、5V、12V等）的器件。48V 主电源为正常工作的开关稳压器2（SW2）供电，同时通过开关稳压器1（SW1）为超级电容组充电，使其电压达到25V。当主电源断开时，超级电容组向SW2供电，以维持负载的连续运行。 图1.一种使用超级电容组的电池后备系统的框图 选定超级电容后，系统工程师还必须选择为超级电容充电的目标电压，其根据是超级电容的定额曲线。大多数超级电容单元的额定电压范围为室温下2.5V-3.3V,此额定值在更高温度时下降，随之带来更长的预期寿命。通常，充电目标电压设置值应低于最大额定电压，以延长超级电容的工作寿命。 接下来需要选择超级电容组的预期电压和SW2拓扑。超级电容组配置可为并联、串联或者并联的串联电容串组合。因为单元电容电压额定值通常低于3.3V,且负载常常需要相等或更高的供电电压，所以针对电容单元配置和SW2的选项是，使用一个电容单元与一个升压转换器，或串联的多个电容单元与一个降压或降压-升压稳压器。若使用升压配置，我们必须确保在超级电容放电时，电压不会下降至低于SW2的最小工作输入电压。该电压下降可能多达超级电容充电电压的一半之多，为此，我们举一个由串联超级电容组合和一个简单降压稳压器（SW1）组成的超级电容组的例子。然后，如果能量要求需要的话，将并联多个串联电容串。 如果选择超级电容的串联组合，则必须根据电容串顶端的最大预期电压来选择所用电容单元的数目。更多的串联电容意味着超级电容串的电容值更小而电压更高。例如，假设选择使用两串由四个2.7V10F电容组成的电容串
洛阳220kV安乐变电站工程电容器基础 施 工 方 案 河南省第二建筑工程有限责任公司 洛阳220kV安乐变电站项目经理部 二00七年九月
审批页批准： 审核： 编制：
目录 1、工程概况 2、编制依据 3、施工准备 4、施工方法 5、质量保证措施 6、安全、文明施工保证措施
1、工程概况 本工程包括电容器基础、电抗器基础、隔离开关支架基础及围栏；电容器基础、电抗器基础、隔离开关支架基础及围栏基础均为素混凝土结构，砼等级为C25，二次灌浆C30细石混凝土，垫层C10混凝土；基础下采用三七灰土换填，宽出基础各边1m，换填深度为1m。 本工程±0.00m相当于绝对标高135.50m。 本工程具有工期紧、质量要求高、施工工艺复杂的特点。 2、编制依据 2.1、洛阳220kV安乐变电站工程电容器施工图； 2.2、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）； 2.3、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）； 2.4、图纸会审纪要及技术核定； 2.5、火电施工质量检验评定标准（土建工程篇）。 3、施工准备 3.1、技术准备 图纸会审后，施工人员应认真熟悉图纸、图纸会审及基础施工方案，以明确设计意图及技术、质量要求并严格按照施工方案的要求对作业班组进行详尽的技术交底及安全、文明施工交底。 测量人员应认真检测测量仪器及工具，确保其测量精度符合设计及规范要求，然后在技术部门的配合下对基坑进行准确定位。 3.2、现场准备 现场三通一平工作已经结束，各种施工准备工作已经完成，现场已基本具备开工条件。
3.3、物资准备 物资及设备供应部门以提前联系好反铲挖掘机（1台），自卸汽车（2辆）及装载机、打夯机等机具设备且均以进场；所有进场机械设备、车辆均需经过检修、试运转合格后，方可进场施工。 主要工程材料已采购，周转工具已准备。 3.4、劳动力准备 施工队伍已进场。 4、施工方法 4.1、施工方案 根据本工程的特点，考虑现场实际情况，总体施工顺序：定位放线—基础土方开挖—三七灰土换填—混凝土垫层—基础模板安装—浇筑混凝土—回填土至设计地面标高。 4.2、施工方法 4.2.1、土方工程： 4.2.1.1、土方开挖根据本工程基础埋深、现场地坪情况及地质报告不考虑降水。另外根据场区平面图提供的自然地面标高与设计标高实际开挖土方深度2m左右，故考虑1：0.33放坡，根据放坡要求土方开挖采用大开挖方式。 4.2.1.2、土方开挖采用机械开挖人工清底的方法，土方运输采用自卸汽车运土平铺至场区，以利现场文明施工规划。本工程地基处理采取1m厚三七灰土换填的方式，开挖时应仪器跟踪，开挖至基底标高20cm时及桩基间采取人工清底，人工清底土方用人工装土到自卸汽车堆放到指定地点。
电容型锂离子电池原理、性能全解析 锂电池和超级电容是两种非常有潜力、应用非常广泛的储能装置，其原理、特性、应用范围都有很大差异、各有所长。石墨烯自问世以来，就因为其强大的导电性能被看做革命性的储能材料。试想一下，如果将超级电容、锂电池和石墨烯这三者结合，将碰撞出什么样的火花呢？ 充电5分钟！续航500公里！石墨烯电池让动力无忧！ 石墨烯，是由碳原子组成的单原子层平面薄膜，厚度仅为0.34纳米，单层厚度相当于头发丝直径的十五万分之一。是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料，透光性好，能折叠。因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最好的材料，在传统的手机锂电池中加入了石墨烯复合导电粉末，提高了电池的倍率充放电性能和循环寿命。 然而，制备技术难题是阻碍石墨烯实现其潜在价值的最大“拦路虎”。目前，大多数的石墨烯电池技术还处于研发实验阶段，我们真的要等很久吗？ 日前，珠海聚碳复合材料有限公司旗下全资子公司聚碳动力已经研发出一款真正意义的石墨烯电池商用产品，一举将处于实验室阶段的石墨烯电池拉入电池市场，成功解决现有电源电池不稳定、充电慢、容量低的难题。 珠海聚碳采取了综合性能平衡设计思路，巧妙地将全新的石墨烯基复合碳材料引入电容电池的正负极，将普通超级电容器与高能电池结合为一体，开发出超高性能的新型电池。 核心技术
其核心技术奥秘在于采取了综合性能平衡设计思路，巧妙地将全新的石墨烯基复合碳材料引入电容电池的正负极，实现了普通超级电容器与高能电池结合为一体，从而兼有一般超级电容器和蓄电池的优异性能。 用途 石墨烯全碳电容电池是一种全能的新型动力电源。可解决电动汽车动力问题，还可以在水面舰艇、潜艇、无人机、导弹以及航天领域中应用。特别是其独具的安全性能将会对电动车产业发展带来深刻影响。这一产品集锂离子电池能量密度和超级电容器功率密度优势于一身，按照新国标检测，循环寿命达4000次以上，使用温度范围从零下30摄氏度至零上70摄氏度。在保证一定续驶里程的基础上，可实现大电流快速充电和超长的循环使用寿命。 技术突破 新型石墨烯全碳电容电池的优点是储电量大，由电能转化成化学能，再转化成电能释放出来，其能量密度已经超过目前最顶级的锂离子电池，功率密度接近超级电容，在结构上实现了电池和传统电容的内并，实现了电池和电容的优点兼备。 性能优势 安全稳定，新型石墨烯聚碳电容电池，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有;放在火上烧，也不会发生爆炸。 充电速度快；石墨烯聚碳电池，可用10C的大电流充电，单块充满电只要6分钟，上百块串联在一起充电，10分钟可达95%以上。 功率密度高，可达 200W/KG~1000W/KG ，相当于锂电池的3倍以上。 超低温特性好，可在摄氏零下30 ℃ 的环境中工作。 电容型锂离子电池原理、性能全解析 1 超级电容器和锂电工作原理
中心议题： 超级电容器基本原理 与传统电容器、电池的区别 解决方案： 超级电容器在刹车时再生能量回收 在启动和爬坡时快速提供大功率电流 现在，城市污染气体的排放中，汽车已占了70％以上，世界各国都在寻找汽车代用燃料。由于石油短缺日益严重人们都渐渐认识到开发新型汽车的重要性，即在使用石油和其它能源的同时尽量降低废气的排放。 超级电容器功率密度大，充放电时间短，大电流充放电特性好，寿命长，低温特性优于蓄电池，这些优异的性能使它在电动车上有很好的应用前景。 在城市市区运行的公交车，其运行线路在20公里以内，以超级电容为唯一能源的电动汽车，一次充电续驶里程可达20公里以上，在城市公交车将会有广阔的应用前景。 电动汽车属于新能源汽车，包括纯电动汽车，BEV）、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）三种类型。它集光、机、电、化各学科领域中的最新技术于一体，是汽车、电力拖动、功率电子、智能控制、化学电源、计算机、新能源和新材料等工程技术中最新成果的集成产物。电动汽车与传统汽车在外形上没有什么区别，它们之间的主要区别在于动力驱动系统。 电动汽车采用蓄电池组作储能动力源，给电机驱动系统提供电能，驱动电动机，推动车轮前进。虽然电动汽车的爬坡度、时速不及传统汽车，但在行驶过程中不排放污染，热辐射低，噪音小，不消耗汽油，结构简单，使用维修方便，是一种新型交通工具，被誉为“明日之星”，受到世界各国的青睐。 超级电容器简介 超级电容器又称为电化学电容器，是20世纪年代末出现的一种新产品，电容量高达法拉级。以使用的电极材料来看，目前主要有3种类型：高比表面积碳材料超级电容器、金属氧化物超级电容器、导电聚合物超级电容器。 1基本原理 根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以将它分为双电层电容器，EDLC）和赝电容器（Pesudocapaeitor）。碳基材料超级电容器能量储存的机理主要是靠碳表面附近形成
超级电容器模组检测规程 1简介 电容是一个能够在两个电极之间储存能量的电子装臵。超级电容（双电层电容器EDLC）是一种电化学电容器。这巨大的能量密度是通过多孔碳电极表面极大的表面积以及隔膜产 生的极小的电荷分离距离。理想的电容的特性是：具有单一稳定的电容量。电容量与每个 E =C〃V2/2 (2) 实际上，两个极板之间的电介质还是会通过少量的漏电流，这将导致充满电的超级电 容随着时间延长电压衰减。电极、导线等其他因素都会增加等效串联电阻（ESR）。容量、ESR和漏电流/自放电是评判超级电容作为能量储存装臵的三个主要参数，他们分别代表了 储存电荷的能力、充放电效率以及充电后保存电力的能力。 超级电容模组就是将多个超级电容器单体串联，配合电压均衡和放电稳压系统，用铝 合金外壳组合而成的一个新型能量包。超级电容模组的诞生，弥补了铅酸电池等储能器件 的缺陷，超级电容模组的工作温度范围为-40~65℃解决了铅酸电池在室外寒冷条件下使用 效率大大降低的问题；而且超级电容模组不但具备了超级电容单体的所有特性，同是还具 备了可视状态监控功能，能更好的实现免维护易保养。 2模组检测项目 2.1外观 表面应清洁、无锈蚀、无变形及无机械损伤；标识是否清晰完整。 2.2电容量（C） a）用对应的恒定电流对模组充电，充电到额定电压。 b S旋转到直流电 源上,开始用恒定电流放电。 c）在放电的时候当模组终端之间的电压，如图1所示，从U 1下降到U 2 的时候，测量 时间t 1 以及时间t2，并使用如下的公式计算出电容量的数值。
图1 在上式当中： C 表示电容量（单位为法拉） I 表示放电电流（单位为安培） U 1表示超始测量时的电压（单位为伏特） 其中U 1取值80%U R U 2表示测量结束时的电压（单位为伏特） 其中U 2取值50%U R t 1表示从放电开始到达到U 1所需的时间（单位为秒） t 2表示从放电开始到达到U 2所需的时间（单位为秒） 2.3 等效串联内阻测定 直流内电阻法： 图2 a)应使用如图2所示的测量电路来进行测量工作；施加额定电压。 b)将转换开关S 旋转到直流电源上，在恒定电流/恒定电压电源已经达到额定电压之后，将转换开关S 切换到恒定电流放电器上。实施恒定电流放电。 c)用电压表精确记录电容器从充电状态改为放电状态10ms 后电流方向改变时电容器电压的改变ΔU 3， 如图1所示，使用如下的公式来计算出内电阻R d : 上述公式当中： R d 表示直流内阻（单位为欧姆） I×（t 2-t 1） U 1-U 2 C= Δ u 3 2I R d=