10 kV电容器极间放电器的研发和应用

吴望业，陆雨琦

（国网浙江桐庐县供电有限公司，浙江 杭州311500）

电容器组是电力系统内的无功补偿设备，用于改善电压波形，提高电网功率因数，降低线路损耗。

为检测电容器组性能是否正常，须定期对其进行检修试验，但是电容器组充电时会储存大量的电荷，为确保工作人员人身安全、避免触电伤害，在检修试验工作开展前后须对其进行放电操作。

放电操作的相关要求如下：

对试验设备或被试品放电应使用绝缘操作棒。使用绝缘操作棒，手不得超过握柄部分的护环。接地线与人体的距离应大于接地操作棒的有效绝缘长度。

对高压试验设备及大电容被试品在高压试验前、后的放电，必须先经高电阻放电，再对高压试验设备及大电容被试品对地直接放电，放电的接地端应可靠连接在接地点上。

班组成员经调查后发现使用现在的放电棒对电容器组放电存在一定的安全隐患，亟需改进。

1 选题理由

单台电容器等值电路由极间电容C1、对地电容C2组成，原理结构如图1所示。

图1 单台电容器原理结构图

图1 中极间电容C1要远远大于对地电容C2，当电容器组退出运行后，若电容器组自身放电回路出现故障，电容器组内绝大部分的残留电荷都将存储在极间电容C1中，无法释放，存在极大的安全隐患。

当电容器高压熔丝（FU）未熔断时，电容器组退出运行后的自身放电回路如图2左图所示，正常情况下，残留电荷经放电压变形成的放电回路自动释放，残留电荷基本释放完全，检修人员在工作前再进行一次核对性放电即可确保人身安全。

当电容器高压熔丝（FU）熔断时，此时的电容器组自身放电回路开路，电容器组的残留电荷需要检修人员进行工作前放电才能释放。工作前进行放电的放电回路如图2右图所示，从图中可看出，放电回路包含了放电压变和接地闸刀等其他元件。

图2 电容器组熔丝熔断前后放电回路比较图

在日常工作中曾遇到过电容器熔丝外观无异常，但实际上熔丝内部断股严重的情况。同时电压互感器线圈熔断和接地闸刀接触不良的缺陷也曾有发生。上述情况下放电回路会出现开路，电容器残余电荷将无法释放，存在工作人员触电的安全隐患。

2 确定目标

根据工作中遇到的实际问题，须自主研制一套10 kV电容器极间放电器，该装置应用后可以减少电容器放电回路经过的元件数，提高放电可靠性；并且将放电方式从两极逐级放电改为两极同时放电。

使用电容器极间放电器能在保障人身安全的前提下，小组将目标设定为：

放电回路不经过其他元件实现对电容器极间进行直接放电；

缩短放电工作时间40%。

3 目标实施

3.1 成果研发路线和具体实施方案

技术路线：在此前做了大量的现场调研，提出了多种设计方案，经比较最后确定采用Y型桥臂式极间放电器方案，如图3所示。

图3 极间放电器设计图

实施方案：购买长度可调范围为1.2～2.2 m，长度调节方式为连续式，满足现场需求的伸缩式绝缘杆；角度可调的转动式桥臂固定装置；固定方式可靠的鱼钩形放电尖端以及额定电压可达35 kV的玻璃釉电阻等部件并对其进行组装。

将放电电阻集成在Y型桥臂上，接地线插在#3、#4插线孔时为“带电阻放电”模式，接地线插在#1、#2插线孔时为“对地直放”模式。由于目前的电容器由多个厂家提供，型号大小有细微差距，所以支撑绝缘杆和桥臂绝缘杆设计均可伸缩，以适应对不同极间距离的电容器进行放电。

3.2 成果主要创新点

该装置是公司员工根据工作中遇到的实际问题，自主设计研发的。

创新点1：对单台电容器放电由原先的4次操作变为2次操作，简化了放电工作流程，平均可缩短放电耗时48%，大大提高了工作效率。

创新点2：因为是对电容器两极同时进行放电，避免了因接地闸刀接触不良或放电压变高压线圈断线而引起的放电回路不通，造成的残余电荷无法释放导致人员触电的安全风险，大大提高了安全生产水平。

4 应用效果

成果使用范围及使用方法：该装置适用于例行检修以及事故处理时10 kV电容器组的放电工作。

成果应用效果：10 kV电容器极间放电器的应用简化了放电工作流程，提高了工作效率。放电充分可靠，经其放电后电容器内部不存在残余电荷。

成果在公司系统内推广应用情况：该装置原理简单，使用方便，目前在桐庐县供电公司已经推广使用，经统计使用该装置后平均可缩短48%的放电耗时。

成果的成本构成：该装置材料总成本740元。其中绝缘杆费用120元，桥臂连接装置费用200元，鱼钩形放电尖端费用30元，固定装置费用330元，接地线费用60元。

5 推广前景

10 kV极间放电器的应用提高了工作效率以及安全生产水平。该放电器成本低、原理简单，工作人员经过简单的培训就能熟练使用，较易上手，具有良好的推广价值。