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放电线圈放电试验 放电线圈放电试验 高压并联电容器用放电线圈放电性能试验研究 浙江省电力试验研究所浙江杭州310014 放电线圈是高压并联电容器装置的专用配套设备，与电容器组端子直接联接，当电容器从电网断开后，使其存储的电荷自行泄放，在规定时间内将电容器剩余电压降到规定值以下，是电容器装置确保设备自身和维修人员安全的主要技术措施之一。因此，放电线圈必须具备以下两方面的基本性能要求：一是放电性能要求，即在配套电容器组容量范围内，满足电容器组的放电要求：放电起始至5 s内，将电容器的剩余电压自额定值下降到50 V以内。二是正常分闸操作时，应能承受最大放电电流冲击和最大储存能量的消耗。电力行业标准DL／T653－1998《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》中，对放电线圈放电试验作了具体规定，作为型式试验项目之一进行考核。下面就对标准条文的理解及试验方法的验证作进一步讨论。 2 放电线圈放电过程粗析 正常运行时，放电线圈工作在交流电压下（并接于电容器组两端子间）呈一很高的励磁阻抗。电容器组被断开后，实质上为一衰减直流放电过程，其放电等值电路如图1，其中L为放电线圈的铁芯电感，在直流电压的作用下，铁芯很快饱和，铁芯电感迅速下降，电容器储能在R上消耗吸收。当电压衰减到较低时，由于放电电流亦随之减少，此时铁芯的饱和程度会减轻，其电感L开始回升。R为放电线圈的功耗等值电阻，主要是线圈的直流电阻，而放电线圈的直流电阻一般较大，如10 kV级产品多在2 kΩ左右，35kV级为3～4 kΩ。由于铁芯电感L在放电过程中是非线性的，可有几百到上千倍变化幅度。因此，在正常配套情况下，放电过程通常是一非周期的衰减过程，对于某些厂的产品，在放电后期，有可能出现振荡过程。当配套电容器组容量很小时，或是放电起始电压足够低时，放电过程也许出现衰减的振荡过程。 放电过程的分析表明：对于不同的放电线圈，相同的放电条件下（即同一容量电容器组并充有相同电压时），其放电电流峰值大小主要决定于放电线圈的等值电阻，而对于同一放电线圈，起始放电电压越高，则其放电电流峰值亦越大，在同样的起始放电电压下，电容器容量则是影响其放电时间长短的主要因素，电容量C越大，其放电时间则越长。 3放电线圈放电试验 3．1放电试验要求的依据 在我国，高压并联电容器安装运行仅限于6～66 kV电网，均为中性点非有效接地系统，并联电容器组所配用的放电线圈多为单相式，与并联电容器组直接并联。因此，其工作条件将直接与电容器组的工作条件及其接线方式相关连。就其放电性能言，主要有：第一，高压并联电容器允许连续工作的工频稳态过电压为1．1倍额定电压。第二，电容器组正常分闸时，各相电容器上的操作过电压与开断顺序有关，每次开断时，那一 相首开是随机的，但开断后每相电容器上的电压则是基本确定的：首开相电容器上的电压为√2Uc、第二相为0.37√2Uc、第三相为1．37√2Uc(Uc为开断时电容器组的相电压）。显然，放电线圈在电容器退出运行后的放电过程将直接受制于各相电容器上剩余电压的状冴，其中以第三相的条件为最恶劣。根据三相的放电条件，在标准中分别给出如下觃定： （1）放电线圈的放电性能要求是以首开相的放电条件提出的，为了确定放电线圈的放电性能，并以此为鉴别其性能能否满足运行要求，标准觃定在最大配套电容器组容量时，充电达电容器组的额定电压峰值条件下，该放电线圈应能在放电5 s时，使其电压降至50 V以下。 （2）放电线圈应能承受住以第三相的放电条件下的电流冲击和能量消耗，考虑到电容器组频繁操作的特点，其充电电压按第三相放电时的电容器电压1.37√2Uc，并同时考虑电容器允许连续运行的1．1倍稳态过电压，再加上5％的裕度，即在：1.37×1.1×1.05×√2Uc=1.58√2Uc,在这一放电条件下，放电线圈不应出现仸何异常，在试验中，将以试验前后的空载电流结果对比来判断之。 3．2放电试验方法验证 如前述，标准觃定放电线圈的放电试验分两步进行，分别考核其放电承受能力及放电性能。试验在同一试验接线下完成，为了进一步分析试验条件及方法的严栺性和合理性，以3个生产厂提供的10 kV放电线圈为试品作了验证试验。放电试验接线如图2。 1－调压器；2－试验变压器；3－水阻；4－高压整流器； 5－直流分压器供读数；6－脉冲电容器；7－试验开关； 8－高压电阻分压器；9－记忆示波器；10－试品放电线圈 根据标准觃定：脉冲电容器的电容量由放电线圈觃定的配套电容器组容量上限和额定电压计算确定，其充电电压对于试验的两次不同要求，分别为√2倍及1.58√2倍的放电线圈额定电压。在验证试验中，分别对不同电容