林耿明

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515041）

0 引言

變電站的高壓并聯(lián)電容器組主要用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，是變電站的常見一次設(shè)備，起到調(diào)節(jié)母線電壓的作用，常配置于500kV變電站的35kV母線與220kV/110kV變電站的10kV母線上，直接關(guān)系著終端用戶電壓質(zhì)量問題。

而電容器組因電容元件具有儲(chǔ)能性質(zhì)，在停電檢修時(shí)需要對(duì)逐個(gè)電容器單體兩端進(jìn)行放電，確保電容器單體沒有殘留電荷，避免檢修維護(hù)人員在其上工作時(shí)，被放電擊傷[1]。

傳統(tǒng)電容器組常配備放電線圈與放電地刀，作為第一道關(guān)卡泄能，而放電線圈在電容器組放電后，按技術(shù)要求在5秒內(nèi)需要將剩余電壓下降至50V內(nèi)，但本身并不能保障100%泄流殘余負(fù)荷。同時(shí)放電線圈一旦存在故障，存在難以直觀判斷的因素，而修試工作大多需要以手碰觸，因此最后依舊需要電容放電棒作為保底手段，連接電容器單體極性端與大地，形成地電位，完成放電工作。

因此高壓電容放電棒是檢修試驗(yàn)人員開展具體工作前的一項(xiàng)重要的安全措施，是擁有電容器組的變電站必須配備的絕緣安全工器具之一，使用頻率不低并且需要逐年試驗(yàn)。

傳統(tǒng)的10kV電容放電棒、35kV電容放電棒常常難以滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，具有不少缺點(diǎn)，因此本文通過分析傳統(tǒng)放電棒缺點(diǎn)，提出一種新的35kV放電棒構(gòu)想。

1 傳統(tǒng)電容放電棒缺點(diǎn)與不便之處

電容器組作為一種儲(chǔ)能設(shè)備，斷開開關(guān)切斷電源后，極性兩端依舊具有正負(fù)極性電荷，存在電場(chǎng)與電壓差，一旦人體靠近其后小于安全距離，可能引起事故。

而變電站無論是敞開式還是室內(nèi)布置的電容器組，本身布置后需要進(jìn)行空間遮蔽，避免小動(dòng)物接觸導(dǎo)致運(yùn)行過程短路跳閘，因此設(shè)計(jì)時(shí)本身單體布置密集，為了空間效率考慮時(shí)常采用多層布置，傳統(tǒng)放電棒都難以對(duì)高層布置的電容器單體妥善放電。

1.1 鉤狀電容放電棒

電容器組單體電容擁有兩極，一端為相電壓端，另一端為中性點(diǎn)端，完整的放電過程應(yīng)為兩端進(jìn)行短接放電，以保證雙端無電壓差。

放電端采用鉤狀的電容放電棒，只能夠?qū)﹄娙萜鞯膯螛O進(jìn)行對(duì)地放電，進(jìn)行能量泄流地時(shí)候更為依賴接地線，于此同時(shí)放電效果和效率也不如雙端同時(shí)放電。

對(duì)于高層布置的電容器組，鉤狀比較容易觸碰外側(cè)端，但對(duì)內(nèi)側(cè)端進(jìn)行放電則較難操作，而且放電過程中極不容易對(duì)安全距離進(jìn)行控制，這無疑大大增加了檢修工作風(fēng)險(xiǎn)，增加了檢修工作難度，降低了檢修工作效率。

1.2 耙狀電容放電棒

按照安規(guī)規(guī)定，檢修人員須對(duì)電容器單體逐個(gè)多次放電。變電站電容器組的單體數(shù)量龐大，僅僅是一個(gè)10kV電容器組中，單體地?cái)?shù)量就高達(dá)數(shù)十個(gè)。而35kV電容器組中地單體數(shù)量甚至高達(dá)百個(gè)。所以電容器單體地逐個(gè)多次放電作業(yè)是一項(xiàng)極為耗費(fèi)檢修人員體力的工作，而且操作方式效率較低。

為了彌補(bǔ)勾狀放電棒的缺陷而設(shè)計(jì)的耙狀電容放電棒也存在不少其他缺陷。比如，耙狀電容放電棒本身體積增大不少，同時(shí)耙頭的固定后再因應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)電容布置而改變角度也費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并沒有進(jìn)行足夠的優(yōu)化。采用耙狀放電棒加上增大放電導(dǎo)體與連接件體積后，所帶來的重量增大和體積增大問題將正常的工作效率產(chǎn)生不利影響，使得放電工作更為費(fèi)力耗時(shí)，無形中增加了放電工作的風(fēng)險(xiǎn)。

2 新型放電棒改進(jìn)點(diǎn)與原理分析

本新型35kV放電棒通過對(duì)傳統(tǒng)的鉤狀放電棒的導(dǎo)體端進(jìn)行改造，變?yōu)楦臑殚L(zhǎng)條狀放電導(dǎo)體。

如圖1所示第1部分“電能釋放導(dǎo)體”。

圖1 35kV放電棒整體布局

它可用于接觸電容極性兩端，對(duì)電容單體進(jìn)行電能釋放，可以起到兼顧勾狀與耙狀的不同特性，既能在極端情況下如同勾狀放電棒般對(duì)單體放電，也能如耙狀放電棒般對(duì)雙端同時(shí)放電，同時(shí)體積與重量也進(jìn)行控制，更為省力。

另一方面，還在電能釋放導(dǎo)體上增設(shè)活動(dòng)銅排，進(jìn)行改進(jìn)適應(yīng)不同電容器組布局場(chǎng)面。

圖1所示第2部分為新型材料絕緣棒，用以保證作業(yè)人員與電容單體保持足夠安全距離。

圖1所示第3部分為電容能量殘壓數(shù)值顯示裝置，黑白液晶顯示屏，根據(jù)電容儲(chǔ)能公式，電能取決于電容殘壓，因此以數(shù)字化直觀顯示當(dāng)前殘存電能，輔助判斷是否完整釋放能量[2]。

2.1 “一”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)

如圖2“一”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)所示，“01活動(dòng)銅排”為“02電能釋放導(dǎo)體”加裝部分，對(duì)于一般電容單體，它能夠呈現(xiàn)圖2中一字型進(jìn)行放電，兼顧了簡(jiǎn)單應(yīng)用的場(chǎng)景，保證了電容放電棒最基本簡(jiǎn)單的用途，同時(shí)銅排設(shè)計(jì)為波浪狀鋸齒形狀，增大了接觸面積。

圖2 “一”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)

“03緊固螺絲”松開后，則“01活動(dòng)銅排”通過中間中空的導(dǎo)軌可以運(yùn)動(dòng)，變化作圖3中的“7字型”與圖4中的“T字型”狀況，達(dá)到對(duì)應(yīng)狀態(tài)后重新擰緊即可。

它也是本電容放電棒唯一需要操作的點(diǎn)，因?yàn)楸旧砘顒?dòng)銅排體積重量小，所以緊固螺絲對(duì)力矩要求不高，設(shè)計(jì)成徒手操作即可，省去了工具調(diào)整的麻煩。

“04定位梢”用于一字型狀態(tài)下限定“01活動(dòng)銅排”位置，提高其正常放置的牢固度，避免銅排松垮掉落，造成安全風(fēng)險(xiǎn)[3]。

“05電能釋放引線安裝螺絲”，用于固定接地線用，殘余電能通過這一端對(duì)地進(jìn)行釋放，完成殘留負(fù)荷接地泄流目的。

2.2 “7”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)

如圖3“7”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)所示，“03緊固螺絲”松開后，“01活動(dòng)銅排”與“02電能釋放導(dǎo)體”張開成90°直角形狀，呈現(xiàn)7字型電能釋放棒樣式。

圖3 “7”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)

此形狀便于“01活動(dòng)銅排”兩端對(duì)布置在第二層高處的電容極性兩端釋放能量，解決了變電站為了節(jié)省空間而對(duì)電容器組采取雙層布置時(shí)，所面對(duì)的空間狹小不利于放電問題[4]。

同時(shí)活動(dòng)銅排本身輕薄，因此這種狀態(tài)下高舉放電并不會(huì)導(dǎo)致手部負(fù)載過重，便于同時(shí)對(duì)多個(gè)第二層單體進(jìn)行同時(shí)放電。并且為了放電需要，此銅排長(zhǎng)度足以覆蓋市面大多數(shù)該電壓等級(jí)下的電容單體極性距離。

2.3 “T”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)

如圖4“T”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)所示，“01活動(dòng)銅排”與“02電能釋放導(dǎo)體”呈現(xiàn)T字型電能釋放棒樣式。

圖4 “T”字型活動(dòng)銅排狀態(tài)

如果電容單體豎直放置，“一”字型即可從上方對(duì)其電能釋放。

如果電容單體水平放置，根據(jù)接線方式成套電容設(shè)備的極性兩端將呈墻面布置，此時(shí)一字型電能釋放棒樣式無法在保證安全距離下進(jìn)行電能釋放。

故可以切換為“T”字型樣式，類似粑狀電容電能釋放棒，正面面對(duì)極性端子兩端進(jìn)行逐個(gè)電能釋放，此時(shí)運(yùn)行人員正面面對(duì)電容單體兩極，依舊可以保證安全距離，避免了疏忽導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 電容能量殘壓數(shù)值顯示液晶屏

如圖5電容能量殘壓數(shù)值顯示液晶屏，它為電容能量殘壓顯示裝置的數(shù)字化輸出，通過傳感器與計(jì)算芯片處理后輸出到液晶屏。液晶屏以常規(guī)電容的高壓電壓等級(jí)kV為刻度單位，在進(jìn)行電能釋放時(shí)，實(shí)時(shí)顯示電容電壓數(shù)值0-35kV。同時(shí)加入邏輯判據(jù)，設(shè)計(jì)為低于人體安全電壓時(shí)則顯示00kV，小于屏顯的最小數(shù)值1kV但大于人體安全電壓仍舊顯示為1kV，可以保證人體安全，也可以更為直觀地輔助檢修人員判斷電容裝置已經(jīng)徹底完成電能釋放[5]。

圖5 電容能量殘壓數(shù)值顯示液晶屏

3 結(jié)語

本文對(duì)于常規(guī)變電站的運(yùn)行操作中，對(duì)電容器單體的放電大多數(shù)是操作票的最后一步，看似在整個(gè)電容器組停電操作中寥寥數(shù)十項(xiàng)中的一小項(xiàng)，但它的工作量也是最多的，有時(shí)候并不亞于裝設(shè)500kV、220kV接地線等操作。

一方面來自于電容器組防小動(dòng)物需求，需要使用擋板進(jìn)行遮蔽，導(dǎo)致了內(nèi)部空間狹小不利于展開，這也對(duì)電容放電棒提出了更高的要求。

另一方面，巡維中心管轄的變電站，因?yàn)闅v史原因，本身電容器組的布局與樣式難以做到統(tǒng)一，如果對(duì)不同的變電站采購(gòu)不同樣式的放電棒，本身成本問題與使用熟練度和匹配度都存在問題，而市面上又缺乏廣泛適應(yīng)的放電棒。

因此本文論述的新型35kV電容放電棒兼顧了傳統(tǒng)的“勾狀電容放電棒”與“耙狀電容放電棒”特點(diǎn)，通過對(duì)放電端導(dǎo)體的需求構(gòu)想，提出了一種新的設(shè)計(jì)思路，盡量在保證質(zhì)量輕便的情況下，通過活動(dòng)銅排與放電導(dǎo)體之間的布局形狀，用以滿足不同布局需要的電容器組，本身使用負(fù)載也能減少運(yùn)行人員負(fù)擔(dān)。