電容器內(nèi)放電線圈

關(guān)于電容器內(nèi)放電線圈一、放電線圈的相關(guān)定義放電線圈（dischargecoils）當(dāng)電容器從電源脫開后能將電容器端子上的電壓在規(guī)定時(shí)間內(nèi)降到規(guī)定值的帶有繞組的器件。高壓端子（highvoltageterminal）與電容器并聯(lián)連接構(gòu)成泄放電容器剩余電荷的放電線圈的出線端子。第2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天相關(guān)定義一次繞組（primarywinding）與高壓端子相連的繞組。接地端子（earthterminal）使與放電線圈的線圈相絕緣的外殼接地或使電位固定在外殼上而設(shè)置的端子。外殼端子（shellterminal）對一次繞組的一端與外殼同電位結(jié)構(gòu)的放電線圈為使該端子連接到外部回路而在外殼上設(shè)置的端子。第3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天相關(guān)定義額定一次電壓(U1n)ratedprimaryvoltage(U1n)放電線圈一次繞組端子間能連續(xù)承受的工頻電壓設(shè)計(jì)值的有效值。額定二次電壓(U2n)ratedsecondaryvoltage(U2n)二次繞組端子間的工頻電壓設(shè)計(jì)值的有效值。額定二次負(fù)荷（ratedsecondryburden）在額定頻率和額定二次電壓下，二次端子間連接的每一相的負(fù)荷伏安數(shù)。第4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天相關(guān)定義最大配套電容器容量（maximumreactivepowerofcapacitorcoordinationforadischargecoil）能滿足電容器的剩余電壓在規(guī)定時(shí)間內(nèi)降至規(guī)定電壓以下時(shí)電容器組的單相或三相容量上限值為最大配套電容器容量。由上、下限值所包含的容量為配套電容器容量范圍。最高工作電壓（maximumoperationvoltage）連續(xù)施加于放電線圈一次繞組端子間的不致使其壽命顯著縮短的工頻電壓限值。第5頁,共55頁，2024年2月25日，星期天相關(guān)定義最高工作電壓（maximumoperationvoltage）連續(xù)施加于放電線圈一次繞組端子間的不致使其壽命顯著縮短的工頻電壓限值。額定絕緣水平（ratedinsulationlevel）放電線圈絕緣所能承受的耐壓強(qiáng)度。額定輸出（ratedoutput）在額定二次電壓下及接有額定二次負(fù)荷時(shí)，由放電線圈所供給的二次回路的視在功率值（在規(guī)定功率因數(shù)下以V·A表示）。第6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天相關(guān)定義電壓誤差(比值差)（voltageerror(ratioerror)）當(dāng)有二次繞組時(shí)，放電線圈在測量電壓時(shí)所出現(xiàn)的誤差，它是由于實(shí)際電壓比不等于額定電壓比而產(chǎn)生的。準(zhǔn)確級（accuracyclass）當(dāng)有二次繞組時(shí)放電線圈所指定的誤差等級，即在規(guī)定使用條件下的誤差應(yīng)在規(guī)定的限值內(nèi)。常用電壓誤差(比值差)的百分限值表示。第7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天相關(guān)定義額定頻率（ratedfrequency）按相關(guān)規(guī)定對放電線圈的要求所依據(jù)的規(guī)定頻率值。一次繞組中間抽頭（terminalinthemiddleofprimarywinding）供差動保護(hù)使用的放電線圈，每相具有兩個(gè)獨(dú)立磁路，一次繞組有三個(gè)高壓端子，其中一個(gè)高壓端子處于中間電位。這種結(jié)構(gòu)稱作有一次繞組中間抽頭。第8頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、產(chǎn)品分類及型號2.1分類放電線圈分為油浸式和干式兩類。第9頁,共55頁，2024年2月25日，星期天干式戶內(nèi)型放電線圈第10頁,共55頁，2024年2月25日，星期天干式戶內(nèi)型放電線圈第11頁,共55頁，2024年2月25日，星期天戶外油浸式放電線圈第12頁,共55頁，2024年2月25日，星期天端子標(biāo)志如上圖，大寫字母A、X表示一次繞組首末端接線端子，小寫字母a、x表示對應(yīng)的二次繞組首末端接線端子，大寫字母A1表示兩個(gè)繞組的公共端子。標(biāo)有同一字母的大寫和小寫的端子，在同一瞬間具有同一極性。第13頁,共55頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品分類及型號2.2型號表示放電線圈型號表示方式如下：第14頁,共55頁，2024年2月25日，星期天型號例1額定一次電壓為12√3kV的油浸鐵芯式帶有二次繞組的放電線圈，配套電容器容量范圍為1.7~3Mvar，單相戶外式。表示為：FDE12/√3-3-1W。例2當(dāng)放電線圈一次繞組有中間抽頭時(shí)，且高壓端子A1、A2間電壓與A2、X間電壓之比為4：6，其余參數(shù)同例1。表示為：FDEC(4.8/√3+7.2/√3)-3-1W。額定一次電壓按下圖表示：第15頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、相關(guān)技術(shù)要求3.1使用條件3.1.1環(huán)境條件：安裝位置：戶外或戶內(nèi)。環(huán)境溫度：戶外-40~+40℃，-25~+45℃，-5~+55℃。戶內(nèi)-5~+40℃。海拔：不超過1000m?？刮鄯x能力：外絕緣的爬電比距不小于25mm/kV（相對于系統(tǒng)最高電壓）。對重污穢區(qū)應(yīng)適當(dāng)加大爬電比距。

第16頁,共55頁，2024年2月25日，星期天環(huán)境條件安裝地點(diǎn)無腐蝕性氣體、蒸汽，無導(dǎo)電性或爆炸性塵埃。安裝場所無劇烈的機(jī)械振動。最大風(fēng)速：35m/s。（相當(dāng)于五級風(fēng)）相對濕度：戶內(nèi)放電線圈，月平均相對濕度不超過90%，日平均相對濕度不超過95%。第17頁,共55頁，2024年2月25日，星期天使用條件3.1.2運(yùn)行條件穩(wěn)態(tài)過電壓。放電線圈的工頻穩(wěn)態(tài)過電壓和相應(yīng)允許施加時(shí)間應(yīng)符合下表1的規(guī)定。第18頁,共55頁，2024年2月25日，星期天運(yùn)行條件操作過電壓及放電儲存能量。用無重?fù)舸╅_關(guān)正常操作電容器組，關(guān)合時(shí)可能發(fā)生第一個(gè)峰值不大于2√2倍施加電壓(有效值)，持續(xù)時(shí)間不大于1/2周波的過渡過程；開斷時(shí)可能受到1.37√2倍施加電壓(有效值)的電容器儲能放電的作用。工頻加諧波過電壓。如果放電線圈在不高于1.1U1n下長期運(yùn)行，則包括所有諧波分量在內(nèi)的電壓峰值應(yīng)不超過1.2√2U1n。儲存、運(yùn)輸條件周圍空氣溫度符合環(huán)境溫度要求。第19頁,共55頁，2024年2月25日，星期天3.2額定值3.2.1額定頻率：工頻50Hz。3.2.2相數(shù)：單相或三相。3.2.3額定一次電壓：星形接線的放電線圈，且其中性點(diǎn)與電容器組中性點(diǎn)相連接時(shí)其額定一次電壓按下表2選取。當(dāng)電容器組為三角形接線放電線圈為星形接線時(shí)，其額定一次電壓取系統(tǒng)標(biāo)稱電壓除以√3后的1.05倍。三相放電線圈的額定一次電壓為上述單相放電線圈額定一次電壓的√3倍。第20頁,共55頁，2024年2月25日，星期天額定一次電壓第21頁,共55頁，2024年2月25日，星期天額定值3.2.4額定二次電壓：100V或100/√3V3.2.5額定放電容量及配套電容器容量范圍每一個(gè)放電線圈可以滿足某一容量范圍內(nèi)的并聯(lián)電容器的放電要求。單相放電線圈的額定放電容量見下表3。三相容量為單相容量的三倍。第22頁,共55頁，2024年2月25日，星期天額定輸出及準(zhǔn)確級3.2.6額定輸出及準(zhǔn)確級:50V·A，0.5級；100V·A，1級。當(dāng)一次繞組有中間抽頭時(shí)每一個(gè)二次繞組的額定輸出和準(zhǔn)確級也應(yīng)分別滿足上述要求。第23頁,共55頁，2024年2月25日，星期天3.3性能3.3.1絕緣電阻一次繞組對二次繞組鐵芯和外殼的絕緣電阻不小于1000(20℃時(shí))。二次繞組對鐵芯和外殼的絕緣電阻不小于500(20℃時(shí))。3.3.2放電性能在額定頻率和額定電壓下，放電線圈與對應(yīng)表4中規(guī)定容量上限值的并聯(lián)電容器相并接，當(dāng)電容器斷電以后其端子間的電壓在5s后，應(yīng)由√2U1n降至50V以下。放電線圈應(yīng)能承受在1.58√2U1n電壓下電容器儲能放電的作用。第24頁,共55頁，2024年2月25日，星期天性能3.2.3準(zhǔn)確級在額定頻率，0.9~1.3倍額定電壓和0%~100%額定二次負(fù)荷(為0.8滯后)下，0.5級或1級的產(chǎn)品分別滿足比值差不超過±0.5%或±1%，相位差不超過20′或40′。第25頁,共55頁，2024年2月25日，星期天性能3.3.4絕緣要求a）安裝在地面上的放電線圈的額定絕緣水平從下表4中選取。安裝在絕緣臺架上的放電線圈(無二次繞組或有二次繞組并帶有對地隔離裝置時(shí))的額定絕緣水平不按表4選取。例如用于35kV電容器組的11kV和12kV放電線圈采用10kV級的額定絕緣水平放在絕緣臺架上的一次繞組準(zhǔn)備接殼的端子與外殼絕緣時(shí)它應(yīng)能承受額定短時(shí)工頻耐受電壓3kV(有效值)。第26頁,共55頁，2024年2月25日，星期天絕緣要求第27頁,共55頁，2024年2月25日，星期天絕緣要求b）放電線圈的絕緣耐受電壓值見下表5。第28頁,共55頁，2024年2月25日，星期天溫升3.3.5溫升在1.1倍額定電壓、額定頻率和額定二次負(fù)荷(在0.8~1)的條件下試驗(yàn)時(shí)，油浸式放電線圈的繞組溫升不應(yīng)超過表6規(guī)定之值。干式放電線圈的繞組溫升不應(yīng)超過表7規(guī)定之值，最熱點(diǎn)溫度不應(yīng)超過表7中的絕緣系統(tǒng)溫度。第29頁,共55頁，2024年2月25日，星期天溫升第30頁,共55頁，2024年2月25日，星期天性能3.3.6介質(zhì)損耗因數(shù)油浸式放電線圈的介質(zhì)損耗因數(shù)值：35kV產(chǎn)品應(yīng)不大于3%(20℃時(shí))；66kV產(chǎn)品應(yīng)不大于2%(20℃時(shí))。3.3.7機(jī)械強(qiáng)度全密封型和66kV非全密封放電線圈套管應(yīng)能承受500N的靜載荷。3.3.8短路承受能力在額定電壓下能承受二次短路電流在1s時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱和機(jī)械力的作用而無損傷。第31頁,共55頁，2024年2月25日，星期天局部放電3.3.9局部放電局部放電的要求對全部電壓等級的干式放電線圈均適用。并適用于20kV及以上油浸式放電線圈。局部放電水平應(yīng)不超過表8所列的限值。預(yù)加電壓及測量電壓也列在同一表中。第32頁,共55頁，2024年2月25日，星期天聲級水平3.3.10聲級水平在空載狀態(tài)下，以額定頻率、額定電壓激勵(lì)，放電線圈的聲級水平應(yīng)不超過44dB。

測量聲級時(shí)，油浸式放電線圈的規(guī)定輪廓線應(yīng)距基準(zhǔn)發(fā)射面0.3m；35kV級及以下電壓等級的干式放電線圈的規(guī)定輪廓線應(yīng)距基準(zhǔn)發(fā)射面1m，66kV級干式放電線圈的規(guī)定輪廓線應(yīng)距基準(zhǔn)發(fā)射面2m。第33頁,共55頁，2024年2月25日，星期天3.4結(jié)構(gòu)3.4.1放電線圈外露空氣中金屬部分應(yīng)有良好的防腐蝕層并符合戶外防腐電工產(chǎn)品的涂漆標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)技術(shù)文件的要求。3.4.2油浸式放電線圈的密封性能應(yīng)足以保證在最高運(yùn)行溫度下不出現(xiàn)滲漏。全密封油浸式放電線圈應(yīng)保證在下限溫度下不出現(xiàn)負(fù)壓，而在最高運(yùn)行溫度下油箱內(nèi)部壓力不大于0.1MPa。3.4.3戶內(nèi)干式放電線圈應(yīng)具有良好的絕緣防潮性能，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。第34頁,共55頁，2024年2月25日，星期天結(jié)構(gòu)3.4.4安裝在地面上的放電線圈兩個(gè)高壓端子之間、高壓端子與外殼之間以及支柱絕緣子帶電部分對地間的電氣距離應(yīng)符合表9的要求。安裝在臺架上的放電線圈的電氣距離按相應(yīng)電壓等級考慮。第35頁,共55頁，2024年2月25日，星期天結(jié)構(gòu)3.4.56~20kV電壓等級放電線圈外殼接地螺栓直徑應(yīng)不小于8mm；35~66kV電壓等級應(yīng)不小于12mm。3.4.6二次出線端子螺桿直徑不得小于8mm，并用銅或銅合金制成。3.4.7產(chǎn)品結(jié)構(gòu)部件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并必須安裝方便。3.4.8放電線圈應(yīng)有保證絕緣油與外界空氣不直接接觸，或完全隔離裝置或其他防油老化措施。對35kV及以上電壓等級產(chǎn)品應(yīng)裝有上、下限油位指示裝置(全密封型除外)。注油孔應(yīng)有防止絕緣油受潮的措施。第36頁,共55頁，2024年2月25日，星期天結(jié)構(gòu)3.4.9對35kV及以上電壓等級產(chǎn)品，油箱下部應(yīng)有取油樣或放油用的閥門，且能放出最低處之油(全密封型除外)。3.4.10全密封型放電線圈在預(yù)期壽命期內(nèi)不必更換部件。3.4.1120kV及以下放電線圈不裝壓力釋放器，對35kV及以上放電線圈是否裝壓力釋放器由用戶和制造廠協(xié)商。3.4.12高壓端子、二次端子、接地端子和銘牌等齊全，固定牢固。第37頁,共55頁，2024年2月25日，星期天四、放電線圈接線方式4.1放電線圈的接線方式優(yōu)先使用的放電線圈接線方式見下圖10第38頁,共55頁，2024年2月25日，星期天接線方式單相放電線圈的額定一次電壓U1n選取原則：圖1(a)中：U1n=UCN

圖1(b)中：U1n=1.05USN/√3圖1(c)中：U1n=UC1N+UC2N第39頁,共55頁，2024年2月25日，星期天接線方式第40頁,共55頁，2024年2月25日，星期天接線方式第41頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、放電線圈的原理及放電實(shí)驗(yàn)放電線圈是高壓并聯(lián)電容器裝置的專用配套設(shè)備，與電容器組端子直接聯(lián)接，當(dāng)電容器從電網(wǎng)斷開后，使其存儲的電荷自行泄放，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將電容器剩余電壓降到規(guī)定值以下，是電容器裝置確保設(shè)備自身和維修人員安全的主要技術(shù)措施之一。因此，放電線圈必須具備以下兩方面的基本性能要求：一是放電性能要求，即在配套電容器組容量范圍內(nèi)，滿足電容器組的放電要求：放電起始至5s內(nèi)，將電容器的剩余電壓自額定值下降到50V以內(nèi)。二是正常分閘操作時(shí)，應(yīng)能承受最大放電電流沖擊和最大儲存能量的消耗。第42頁,共55頁，2024年2月25日，星期天放電線圈的原理5.1放電線圈放電過程正常運(yùn)行時(shí)，放電線圈工作在交流電壓下（并接于電容器組兩端子間）呈一很高的勵(lì)磁阻抗。電容器組被斷開后，實(shí)質(zhì)上為一衰減直流放電過程，其放電等值電路如圖2，其中L為放電線圈的鐵芯電感，在直流電壓的作用下，鐵芯很快飽和，鐵芯電感迅速下降，電容器儲能在R上消耗吸收。當(dāng)電壓衰減到較低時(shí)，由于放電電流亦隨之減少，此時(shí)鐵芯的飽和程度會減輕，其電感L開始回升。R為放電線圈的功耗等值電阻，主要是線圈的直流電阻，而放電線圈的直流電阻一般較大，如10kV級產(chǎn)品多在2kΩ左右，35kV級為3～4kΩ。由于鐵芯電感L在放電過程中是非線性的，可有幾百到上千倍變化幅度。因此，在正常配套情況下，放電過程通常是一非周期的衰減過程，對于某些廠的產(chǎn)品，在放電后期，有可能出現(xiàn)振蕩過程。當(dāng)配套電容器組容量很小時(shí)，或是放電起始電壓足夠低時(shí)，放電過程也許出現(xiàn)衰減的振蕩過程。第43頁,共55頁，2024年2月25日，星期天放電線圈的原理放電過程的分析表明：對于不同的放電線圈，相同的放電條件下（即同一容量電容器組并充有相同電壓時(shí)），其放電電流峰值大小主要決定于放電線圈的等值電阻，而對于同一放電線圈，起始放電電壓越高，則其放電電流峰值亦越大，在同樣的起始放電電壓下，電容器容量則是影響其放電時(shí)間長短的主要因素，電容量C越大，其放電時(shí)間則越長。第44頁,共55頁，2024年2月25日，星期天放電線圈的放電試驗(yàn)5.2放電線圈的放電試驗(yàn)5.2.1放電試驗(yàn)要求的依據(jù)

在我國，高壓并聯(lián)電容器安裝運(yùn)行僅限于6～66kV電網(wǎng)，均為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，并聯(lián)電容器組所配用的放電線圈多為單相式，與并聯(lián)電容器組直接并聯(lián)。因此，其工作條件將直接與電容器組的工作條件及其接線方式相關(guān)連。就其放電性能言，主要有：第一，高壓并聯(lián)電容器允許連續(xù)工作的工頻穩(wěn)態(tài)過電壓為1．1倍額定電壓。第二，電容器組正常分閘時(shí)，各相電容器上的操作過電壓與開斷順序有關(guān)，每次開斷時(shí)，哪一相首開是隨機(jī)的，但開斷后每相電容器上的電壓則是基本確定的：首開相電容器上的電壓為√2Uc、第二相為0.37√2Uc、第三相為1．37√2Uc(Uc為開斷時(shí)電容器組的相電壓）。顯然，放電線圈在電容器退出運(yùn)行后的放電過程將直接受制于各相電容器上剩余電壓的狀況，其中以第三相的條件為最惡劣。第45頁,共55頁，2024年2月25日，星期天放電試驗(yàn)根據(jù)三相的放電條件，在標(biāo)準(zhǔn)中分別給出如下規(guī)定：

（1）放電線圈的放電性能要求是以首開相的放電條件提出的，為了確定放電線圈的放電性能，并以此為鑒別其性能能否滿足運(yùn)行要求，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在最大配套電容器組容量時(shí)，充電達(dá)電容器組的額定電壓峰值條件下，該放電線圈應(yīng)能在放電5s時(shí)，使其電壓降至50V以下。

（2）放電線圈應(yīng)能承受住以第三相的放電條件下的電流沖擊和能量消耗，考慮到電容器組頻繁操作的特點(diǎn)，其充電電壓按第三相放電時(shí)的電容器電壓1.37√2Uc，并同時(shí)考慮電容器允許連續(xù)運(yùn)行的1.1倍穩(wěn)態(tài)過電壓，再加上5％的裕度，即1.37×1.1×1.05×√2Uc=1.58√2Uc,在這一放電條件下，放電線圈不應(yīng)出現(xiàn)任何異常，在試驗(yàn)中，將以試驗(yàn)前后的空載電流結(jié)果對比來判斷之。第46頁,共55頁，2024年2月25日，星期天放電試驗(yàn)5.2.2放電試驗(yàn)方法驗(yàn)證

如前述，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定放電線圈的放電試驗(yàn)分兩步進(jìn)行，分別考核其放電承受能力及放電性能。試驗(yàn)在同一試驗(yàn)接線下完成,放電試驗(yàn)接線如圖3。第47頁,共55頁，2024年2月25日，星期天放電試驗(yàn)根據(jù)規(guī)定：脈沖電容器的電容量由放電線圈規(guī)定的配套電容器組容量上限和額定電壓計(jì)算確定，其充電電壓對于試驗(yàn)的兩次不同要求，分別為√2倍及1.58√2倍的放電線圈額定電壓。在驗(yàn)證試驗(yàn)中，應(yīng)分別對不同容量及不同充電電壓下的放電過程作測量比較，具體要求如下：（1）電容量按規(guī)定值（即最大配套電容器組容量相對應(yīng)的電容量）及其1/2值兩種情況進(jìn)行。（2）充電電壓按運(yùn)行條件下的電壓進(jìn)行，而最高的則按1.58√2Uc來選。（3）用高壓電阻分壓器取樣供記憶示波器紀(jì)錄波形，在示波器上進(jìn)行測量。試驗(yàn)過程中記錄下相關(guān)數(shù)據(jù)（如下表示例）和放電電壓波形。第48頁,共55頁，2024年2月25日，星期天六、放電線圈和電壓互感器6.1放電線圈和電壓互感器兩者相同點(diǎn)1)都是利用電磁感應(yīng)原理制成的;2)主要工作物質(zhì)都是銅和鐵，即線圈和硅鋼片鐵心;3)所用的絕緣介質(zhì)種類，都是變壓器油、氣體、固體，絕緣介質(zhì)只對帶電體起隔離絕緣作用。第49頁,共55頁，2024年2月25日，星期天差異6.2電壓互感器和放電線圈兩者差異6.2.1用途上的差異電壓互感器是互感器的一種，一般有多個(gè)二次繞組，容量、精度各不相同，分別用于計(jì)量、測量和保護(hù)。高壓并聯(lián)電容器組所配用的單相放電線圈，與高壓并聯(lián)電容器組并聯(lián)連接，使電容器從電力系統(tǒng)切除后的剩余電荷能夠快速泄放，使電容器的剩余電壓在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求值。當(dāng)放電線圈有二次繞組時(shí)，還可用于提供電容器組開口三角形電壓不平衡器保護(hù)。第50頁,共55頁，2024年2月25日，星期天差異6.2.2額定電壓的差異電壓互感器線與地的額定一次電壓為該系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的1/√3倍。而一般情況下，放電線圈的額定一次電壓為與其并聯(lián)電容器的額定電壓。6.2.3誤差試驗(yàn)的差異電壓互感器應(yīng)在80%、100%和1