一種新型35kV放電棒

林耿明

（廣東電網有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515041）

0 引言

變電站的高壓并聯電容器組主要用于調節電網的功率因數，是變電站的常見一次設備，起到調節母線電壓的作用，常配置于500kV變電站的35kV母線與220kV/110kV變電站的10kV母線上，直接關系著終端用戶電壓質量問題。

而電容器組因電容元件具有儲能性質，在停電檢修時需要對逐個電容器單體兩端進行放電，確保電容器單體沒有殘留電荷，避免檢修維護人員在其上工作時，被放電擊傷[1]。

傳統電容器組常配備放電線圈與放電地刀，作為第一道關卡泄能，而放電線圈在電容器組放電后，按技術要求在5秒內需要將剩余電壓下降至50V內，但本身并不能保障100%泄流殘余負荷。同時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人員開展具體工作前的一項重要的安全措施，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。

傳統的10kV電容放電棒、35kV電容放電棒常常難以滿足現場實際需求，具有不少缺點，因此本文通過分析傳統放電棒缺點，提出一種新的35kV放電棒構想。

1 傳統電容放電棒缺點與不便之處

電容器組作為一種儲能設備，斷開開關切斷電源后，極性兩端依舊具有正負極性電荷，存在電場與電壓差，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布置的電容器組，本身布置后需要進行空間遮蔽，避免小動物接觸導致運行過程短路跳閘，因此設計時本身單體布置密集，為了空間效率考慮時常采用多層布置，傳統放電棒都難以對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，另一端為中性點端，完整的放電過程應為兩端進行短接放電，以保證雙端無電壓差。

放電端采用鉤狀的電容放電棒，只能夠對電容器的單極進行對地放電，進行能量泄流地時候更為依賴接地線，于此同時放電效果和效率也不如雙端同時放電。

對于高層布置的電容器組，鉤狀比較容易觸碰外側端，但對內側端進行放電則較難操作，而且放電過程中極不容易對安全距離進行控制，這無疑大大增加了檢修工作風險，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

按照安規規定，檢修人員須對電容器單體逐個多次放電。變電站電容器組的單體數量龐大，僅僅是一個10kV電容器組中，單體地數量就高達數十個。而35kV電容器組中地單體數量甚至高達百個。所以電容器單體地逐個多次放電作業是一項極為耗費檢修人員體力的工作，而且操作方式效率較低。

為了彌補勾狀放電棒的缺陷而設計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，同時耙頭的固定后再因應現場電容布置而改變角度也費時費力，并沒有進行足夠的優化。采用耙狀放電棒加上增大放電導體與連接件體積后，所帶來的重量增大和體積增大問題將正常的工作效率產生不利影響，使得放電工作更為費力耗時，無形中增加了放電工作的風險。

2 新型放電棒改進點與原理分析

本新型35kV放電棒通過對傳統的鉤狀放電棒的導體端進行改造，變為改為長條狀放電導體。

如圖1所示第1部分“電能釋放導體”。

圖1 35kV放電棒整體布局

它可用于接觸電容極性兩端，對電容單體進行電能釋放，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單體放電，也能如耙狀放電棒般對雙端同時放電，同時體積與重量也進行控制，更為省力。

另一方面，還在電能釋放導體上增設活動銅排，進行改進適應不同電容器組布局場面。

圖1所示第2部分為新型材料絕緣棒，用以保證作業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值顯示裝置，黑白液晶顯示屏，根據電容儲能公式，電能取決于電容殘壓，因此以數字化直觀顯示當前殘存電能，輔助判斷是否完整釋放能量[2]。

2.1 “一”字型活動銅排狀態

如圖2“一”字型活動銅排狀態所示，“01活動銅排”為“02電能釋放導體”加裝部分，對于一般電容單體，它能夠呈現圖2中一字型進行放電，兼顧了簡單應用的場景，保證了電容放電棒最基本簡單的用途，同時銅排設計為波浪狀鋸齒形狀，增大了接觸面積。

圖2 “一”字型活動銅排狀態

“03緊固螺絲”松開后，則“01活動銅排”通過中間中空的導軌可以運動，變化作圖3中的“7字型”與圖4中的“T字型”狀況，達到對應狀態后重新擰緊即可。

它也是本電容放電棒唯一需要操作的點，因為本身活動銅排體積重量小，所以緊固螺絲對力矩要求不高，設計成徒手操作即可，省去了工具調整的麻煩。

“04定位梢”用于一字型狀態下限定“01活動銅排”位置，提高其正常放置的牢固度，避免銅排松垮掉落，造成安全風險[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地進行釋放，完成殘留負荷接地泄流目的。

2.2 “7”字型活動銅排狀態

如圖3“7”字型活動銅排狀態所示，“03緊固螺絲”松開后，“01活動銅排”與“02電能釋放導體”張開成90°直角形狀，呈現7字型電能釋放棒樣式。

圖3 “7”字型活動銅排狀態

此形狀便于“01活動銅排”兩端對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省空間而對電容器組采取雙層布置時，所面對的空間狹小不利于放電問題[4]。

同時活動銅排本身輕薄，因此這種狀態下高舉放電并不會導致手部負載過重，便于同時對多個第二層單體進行同時放電。并且為了放電需要，此銅排長度足以覆蓋市面大多數該電壓等級下的電容單體極性距離。

2.3 “T”字型活動銅排狀態

如圖4“T”字型活動銅排狀態所示，“01活動銅排”與“02電能釋放導體”呈現T字型電能釋放棒樣式。

圖4 “T”字型活動銅排狀態

如果電容單體豎直放置，“一”字型即可從上方對其電能釋放。

如果電容單體水平放置，根據接線方式成套電容設備的極性兩端將呈墻面布置，此時一字型電能釋放棒樣式無法在保證安全距離下進行電能釋放。

故可以切換為“T”字型樣式，類似粑狀電容電能釋放棒，正面面對極性端子兩端進行逐個電能釋放，此時運行人員正面面對電容單體兩極，依舊可以保證安全距離，避免了疏忽導致的安全風險。

2.4 電容能量殘壓數值顯示液晶屏

如圖5電容能量殘壓數值顯示液晶屏，它為電容能量殘壓顯示裝置的數字化輸出，通過傳感器與計算芯片處理后輸出到液晶屏。液晶屏以常規電容的高壓電壓等級kV為刻度單位，在進行電能釋放時，實時顯示電容電壓數值0-35kV。同時加入邏輯判據，設計為低于人體安全電壓時則顯示00kV，小于屏顯的最小數值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徹底完成電能釋放[5]。

圖5 電容能量殘壓數值顯示液晶屏

3 結語

本文對于常規變電站的運行操作中，對電容器單體的放電大多數是操作票的最后一步，看似在整個電容器組停電操作中寥寥數十項中的一小項，但它的工作量也是最多的，有時候并不亞于裝設500kV、220kV接地線等操作。

一方面來自于電容器組防小動物需求，需要使用擋板進行遮蔽，導致了內部空間狹小不利于展開，這也對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，因為歷史原因，本身電容器組的布局與樣式難以做到統一，如果對不同的變電站采購不同樣式的放電棒，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的放電棒。

因此本文論述的新型35kV電容放電棒兼顧了傳統的“勾狀電容放電棒”與“耙狀電容放電棒”特點，通過對放電端導體的需求構想，提出了一種新的設計思路，盡量在保證質量輕便的情況下，通過活動銅排與放電導體之間的布局形狀，用以滿足不同布局需要的電容器組，本身使用負載也能減少運行人員負擔。