10 kV電容器極間放電器的研發(fā)和應(yīng)用

吳望業(yè)，陸雨琦

（國(guó)網(wǎng)浙江桐廬縣供電有限公司，浙江 杭州311500）

電容器組是電力系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，用于改善電壓波形，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低線路損耗。

為檢測(cè)電容器組性能是否正常，須定期對(duì)其進(jìn)行檢修試驗(yàn)，但是電容器組充電時(shí)會(huì)儲(chǔ)存大量的電荷，為確保工作人員人身安全、避免觸電傷害，在檢修試驗(yàn)工作開(kāi)展前后須對(duì)其進(jìn)行放電操作。

放電操作的相關(guān)要求如下：

對(duì)試驗(yàn)設(shè)備或被試品放電應(yīng)使用絕緣操作棒。使用絕緣操作棒，手不得超過(guò)握柄部分的護(hù)環(huán)。接地線與人體的距離應(yīng)大于接地操作棒的有效絕緣長(zhǎng)度。

對(duì)高壓試驗(yàn)設(shè)備及大電容被試品在高壓試驗(yàn)前、后的放電，必須先經(jīng)高電阻放電，再對(duì)高壓試驗(yàn)設(shè)備及大電容被試品對(duì)地直接放電，放電的接地端應(yīng)可靠連接在接地點(diǎn)上。

班組成員經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)使用現(xiàn)在的放電棒對(duì)電容器組放電存在一定的安全隱患，亟需改進(jìn)。

1 選題理由

單臺(tái)電容器等值電路由極間電容C1、對(duì)地電容C2組成，原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單臺(tái)電容器原理結(jié)構(gòu)圖

圖1 中極間電容C1要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)地電容C2，當(dāng)電容器組退出運(yùn)行后，若電容器組自身放電回路出現(xiàn)故障，電容器組內(nèi)絕大部分的殘留電荷都將存儲(chǔ)在極間電容C1中，無(wú)法釋放，存在極大的安全隱患。

當(dāng)電容器高壓熔絲（FU）未熔斷時(shí)，電容器組退出運(yùn)行后的自身放電回路如圖2左圖所示，正常情況下，殘留電荷經(jīng)放電壓變形成的放電回路自動(dòng)釋放，殘留電荷基本釋放完全，檢修人員在工作前再進(jìn)行一次核對(duì)性放電即可確保人身安全。

當(dāng)電容器高壓熔絲（FU）熔斷時(shí)，此時(shí)的電容器組自身放電回路開(kāi)路，電容器組的殘留電荷需要檢修人員進(jìn)行工作前放電才能釋放。工作前進(jìn)行放電的放電回路如圖2右圖所示，從圖中可看出，放電回路包含了放電壓變和接地閘刀等其他元件。

圖2 電容器組熔絲熔斷前后放電回路比較圖

在日常工作中曾遇到過(guò)電容器熔絲外觀無(wú)異常，但實(shí)際上熔絲內(nèi)部斷股嚴(yán)重的情況。同時(shí)電壓互感器線圈熔斷和接地閘刀接觸不良的缺陷也曾有發(fā)生。上述情況下放電回路會(huì)出現(xiàn)開(kāi)路，電容器殘余電荷將無(wú)法釋放，存在工作人員觸電的安全隱患。

2 確定目標(biāo)

根據(jù)工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題，須自主研制一套10 kV電容器極間放電器，該裝置應(yīng)用后可以減少電容器放電回路經(jīng)過(guò)的元件數(shù)，提高放電可靠性；并且將放電方式從兩極逐級(jí)放電改為兩極同時(shí)放電。

使用電容器極間放電器能在保障人身安全的前提下，小組將目標(biāo)設(shè)定為：

放電回路不經(jīng)過(guò)其他元件實(shí)現(xiàn)對(duì)電容器極間進(jìn)行直接放電；

縮短放電工作時(shí)間40%。

3 目標(biāo)實(shí)施

3.1 成果研發(fā)路線和具體實(shí)施方案

技術(shù)路線：在此前做了大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，提出了多種設(shè)計(jì)方案，經(jīng)比較最后確定采用Y型橋臂式極間放電器方案，如圖3所示。

圖3 極間放電器設(shè)計(jì)圖

實(shí)施方案：購(gòu)買(mǎi)長(zhǎng)度可調(diào)范圍為1.2～2.2 m，長(zhǎng)度調(diào)節(jié)方式為連續(xù)式，滿足現(xiàn)場(chǎng)需求的伸縮式絕緣桿；角度可調(diào)的轉(zhuǎn)動(dòng)式橋臂固定裝置；固定方式可靠的魚(yú)鉤形放電尖端以及額定電壓可達(dá)35 kV的玻璃釉電阻等部件并對(duì)其進(jìn)行組裝。

將放電電阻集成在Y型橋臂上，接地線插在#3、#4插線孔時(shí)為“帶電阻放電”模式，接地線插在#1、#2插線孔時(shí)為“對(duì)地直放”模式。由于目前的電容器由多個(gè)廠家提供，型號(hào)大小有細(xì)微差距，所以支撐絕緣桿和橋臂絕緣桿設(shè)計(jì)均可伸縮，以適應(yīng)對(duì)不同極間距離的電容器進(jìn)行放電。

3.2 成果主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

該裝置是公司員工根據(jù)工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題，自主設(shè)計(jì)研發(fā)的。

創(chuàng)新點(diǎn)1：對(duì)單臺(tái)電容器放電由原先的4次操作變?yōu)?次操作，簡(jiǎn)化了放電工作流程，平均可縮短放電耗時(shí)48%，大大提高了工作效率。

創(chuàng)新點(diǎn)2：因?yàn)槭菍?duì)電容器兩極同時(shí)進(jìn)行放電，避免了因接地閘刀接觸不良或放電壓變高壓線圈斷線而引起的放電回路不通，造成的殘余電荷無(wú)法釋放導(dǎo)致人員觸電的安全風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了安全生產(chǎn)水平。

4 應(yīng)用效果

成果使用范圍及使用方法：該裝置適用于例行檢修以及事故處理時(shí)10 kV電容器組的放電工作。

成果應(yīng)用效果：10 kV電容器極間放電器的應(yīng)用簡(jiǎn)化了放電工作流程，提高了工作效率。放電充分可靠，經(jīng)其放電后電容器內(nèi)部不存在殘余電荷。

成果在公司系統(tǒng)內(nèi)推廣應(yīng)用情況：該裝置原理簡(jiǎn)單，使用方便，目前在桐廬縣供電公司已經(jīng)推廣使用，經(jīng)統(tǒng)計(jì)使用該裝置后平均可縮短48%的放電耗時(shí)。

成果的成本構(gòu)成：該裝置材料總成本740元。其中絕緣桿費(fèi)用120元，橋臂連接裝置費(fèi)用200元，魚(yú)鉤形放電尖端費(fèi)用30元，固定裝置費(fèi)用330元，接地線費(fèi)用60元。

5 推廣前景

10 kV極間放電器的應(yīng)用提高了工作效率以及安全生產(chǎn)水平。該放電器成本低、原理簡(jiǎn)單，工作人員經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)就能熟練使用，較易上手，具有良好的推廣價(jià)值。