淺談放電線圈與電容器組的一種特殊連接方式

曹永鋒

摘要：通常6千伏電容器組一次側(cè)接有串聯(lián)電抗器和并聯(lián)放電線圈。而在在極個別變電所的電容器組中放電線圈的接線方式為跨接在電容器組與電抗器兩端（圖1），有異于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50227中第427條規(guī)定：“放電器宜采用與電容器組直接并聯(lián)的接線方式”（圖2）。因此，本文將根據(jù)放電線圈和電抗器的工作原理及電容器保護(hù)原理來論證此種跨接的接線方式是否可行。

關(guān)鍵詞：電容器；放電線圈；串聯(lián)諧振；

圖1跨接接線方式 圖2并聯(lián)接線方式

1.電容器并聯(lián)放電線圈的作用

由于電容組需要經(jīng)常進(jìn)行投入、切除操作，其間隔可能很短，電容器組斷開電源后，其電極間儲存有大量電荷，不能自行很快消失，在短時間內(nèi)，其極間有很高的直流電壓，待再次合閘送電時，造成電壓疊加，將會產(chǎn)生很高的過電壓，危及電容器和系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，必須安裝放電線圈，將它和電容器并聯(lián)，形成感容并聯(lián)諧振電路，使電能在諧振中消耗掉，使斷開電源后的電容器上的電荷迅速、可靠地釋放掉。同時，放電線圈帶有二次繞組，可供二次保護(hù)用，構(gòu)成過電壓、低電壓及不平衡電壓保護(hù)。

2.電容器串聯(lián)電抗器的作用

電容器配套設(shè)置的串聯(lián)電抗器是為了限制合閘涌流和限制諧波兩個目的，串聯(lián)電抗器限制合閘涌流的作用非常淺顯，不言而喻。但是限制諧波的原理我們需要解釋一下：所謂諧波，是指電網(wǎng)運(yùn)行中存在的與工頻頻率不同的電磁波。我國電網(wǎng)使用50Hz頻率，波形按正弦規(guī)律變化的三相對稱的電源，而諧波（主要是指高次諧波），如3次、5次、7次……的存在，將對電網(wǎng)工頻的波形造成影響，使其不再是正弦波，而是波形發(fā)生畸變的非正弦波。波形的變會危及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，造成繼電保護(hù)和自動裝置的誤動，會影響電力用戶的產(chǎn)品質(zhì)量為了回避諧波的影響，必須采取消除諧波影響的措施，其中一條重要的措施就是在電容器回路中串聯(lián)一定數(shù)值的電抗器，即造成一個對n次諧波的濾波回路。在實際運(yùn)行中，3次、5次、7次諧波分量往往偏高，是電容器濾波回路的主要目標(biāo)。所謂3次、5次、7次……諧波，指的是諧波的頻率相當(dāng)于工頻的3倍、5倍或7倍。當(dāng)串聯(lián)電抗器的n次諧波感抗與電容器的n次諧波容抗相等時，即nwL = 1/（nwC）時構(gòu)成串聯(lián)諧振條件，則母線的n次諧波電壓將被抑制得干干凈凈。

我們已知，在回路頻率 時， RLC串聯(lián)諧振電路發(fā)生

諧振，電流與電壓同相位，電流達(dá)到最大，電容器和電感上的電壓分別等于外加電壓的Q倍，Q為系統(tǒng)品質(zhì)因素，即電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十到一百以上。

由上述原理可得出結(jié)論一：運(yùn)行中的電容器兩端電壓遠(yuǎn)高于母線電壓。

3.電容器保護(hù)原理

放電線圈的出線端并聯(lián)連接于電容器組的兩個出線端，正常運(yùn)行時承受電容器組的電壓，其二次繞組反映一次變比，精度通常為50VA/0.5級，能在1.1倍額定電壓下長期運(yùn)行。其二次繞組一般接成開口三角或者相電壓差動，從而對電容器組的內(nèi)部故障提供保護(hù)。

不平衡電壓保護(hù)就是這種利用電壓互感器作為電容器組放電電阻時，互感器一次線圈與電容器并聯(lián)作為放電線圈，二次線圈接成開口三角形，在開口處連接一只低整定值的電壓繼電器。在正常運(yùn)行時，三相電壓平衡，開口處電壓為零，當(dāng)某相的電容器因故障切除后，三相電壓不平衡，開口處出現(xiàn)電壓差，利用這個電壓差值來啟動繼電器動作于開關(guān)跳閘回路，將整組電容器切除，以達(dá)到保護(hù)電容器組的目的。

過壓保護(hù)用于防止電容器兩端過電壓，宜采用放電線圈的二次相電壓，較之采用系統(tǒng)母線電壓更能準(zhǔn)確地反映電容器各相端電壓。

由上述原理可得出結(jié)論二：用于反映電容器內(nèi)部故障的不平衡電壓、過電壓等保護(hù)需直接監(jiān)測電容器兩端電壓。

4.結(jié)論

通過以上得出的兩個結(jié)論：（1）運(yùn)行中的電容器兩端電壓遠(yuǎn)高于母線電壓。（2）用于反映電容器內(nèi)部故障的不平衡電壓、過電壓等保護(hù)需直接監(jiān)測電容器兩端電壓。

而本文描述的特殊連接方式電容器組中，放電線圈的接線方式為跨接在電容器組與電抗器兩端，所采電壓為母線電壓，且遠(yuǎn)低于電容器運(yùn)行時兩端實際電壓，無法為電容器過電壓、不平衡電壓等保護(hù)提供真實的故障量，使用此種放電線圈跨接在電容器組與電抗器兩端的接線方式妥善與否很值得商榷。

參考文獻(xiàn)

[1]并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范 GB50227

[2]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理

[3]房金蘭；充氣集合式高壓并聯(lián)電容器的發(fā)展[J]；電力電容器；2001年01期

[4]劉寶峰；杜波；高壓并聯(lián)電容器組配套裝置的應(yīng)用[J]；大眾用電；2008年09期

[5]黃茂強(qiáng)；高壓并聯(lián)電容器現(xiàn)場試驗項目分析及注意事項[J]；廣東科技；2009年0期