浅谈放电线圈与电容器组的一种特殊连接方式

曹永锋

摘要：通常6千伏电容器组一次侧接有串联电抗器和并联放电线圈。而在在极个别变电所的电容器组中放电线圈的接线方式为跨接在电容器组与电抗器两端（图1），有异于现行国家标准GB50227中第427条规定：“放电器宜采用与电容器组直接并联的接线方式”（圖2）。因此，本文将根据放电线圈和电抗器的工作原理及电容器保护原理来论证此种跨接的接线方式是否可行。

关键词：电容器；放电线圈；串联谐振；

图1跨接接线方式 图2并联接线方式

1.电容器并联放电线圈的作用

由于电容组需要经常进行投入、切除操作，其间隔可能很短，电容器组断开电源后，其电极间储存有大量电荷，不能自行很快消失，在短时间内，其极间有很高的直流电压，待再次合闸送电时，造成电压叠加，将会产生很高的过电压，危及电容器和系统的安全运行。因此，必须安装放电线圈，将它和电容器并联，形成感容并联谐振电路，使电能在谐振中消耗掉，使断开电源后的电容器上的电荷迅速、可靠地释放掉。同时，放电线圈带有二次绕组，可供二次保护用，构成过电压、低电压及不平衡电压保护。

2.电容器串联电抗器的作用

电容器配套设置的串联电抗器是为了限制合闸涌流和限制谐波两个目的，串联电抗器限制合闸涌流的作用非常浅显，不言而喻。但是限制谐波的原理我们需要解释一下：所谓谐波，是指电网运行中存在的与工频频率不同的电磁波。我国电网使用50Hz频率，波形按正弦规律变化的三相对称的电源，而谐波（主要是指高次谐波），如3次、5次、7次……的存在，将对电网工频的波形造成影响，使其不再是正弦波，而是波形发生畸变的非正弦波。波形的变会危及电气设备的安全运行，造成继电保护和自动装置的误动，会影响电力用户的产品质量为了回避谐波的影响，必须采取消除谐波影响的措施，其中一条重要的措施就是在电容器回路中串联一定数值的电抗器，即造成一个对n次谐波的滤波回路。在实际运行中，3次、5次、7次谐波分量往往偏高，是电容器滤波回路的主要目标。所谓3次、5次、7次……谐波，指的是谐波的频率相当于工频的3倍、5倍或7倍。当串联电抗器的n次谐波感抗与电容器的n次谐波容抗相等时，即nwL = 1/（nwC）时构成串联谐振条件，则母线的n次谐波电压将被抑制得干干净净。

我们已知，在回路频率 时， RLC串联谐振电路发生

谐振，电流与电压同相位，电流达到最大，电容器和电感上的电压分别等于外加电压的Q倍，Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。

由上述原理可得出结论一：运行中的电容器两端电压远高于母线电压。

3.电容器保护原理

放电线圈的出线端并联连接于电容器组的两个出线端，正常运行时承受电容器组的电压，其二次绕组反映一次变比，精度通常为50VA/0.5级，能在1.1倍额定电压下长期运行。其二次绕组一般接成开口三角或者相电压差动，从而对电容器组的内部故障提供保护。

不平衡电压保护就是这种利用电压互感器作为电容器组放电电阻时，互感器一次线圈与电容器并联作为放电线圈，二次线圈接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器。在正常运行时，三相电压平衡，开口处电压为零，当某相的电容器因故障切除后，三相电压不平衡，开口处出现电压差，利用这个电压差值来启动继电器动作于开关跳闸回路，将整组电容器切除，以达到保护电容器组的目的。

过压保护用于防止电容器两端过电压，宜采用放电线圈的二次相电压，较之采用系统母线电压更能准确地反映电容器各相端电压。

由上述原理可得出结论二：用于反映电容器内部故障的不平衡电压、过电压等保护需直接监测电容器两端电压。

4.结论

通过以上得出的两个结论：（1）运行中的电容器两端电压远高于母线电压。（2）用于反映电容器内部故障的不平衡电压、过电压等保护需直接监测电容器两端电压。

而本文描述的特殊连接方式电容器组中，放电线圈的接线方式为跨接在电容器组与电抗器两端，所采电压为母线电压，且远低于电容器运行时两端实际电压，无法为电容器过电压、不平衡电压等保护提供真实的故障量，使用此种放电线圈跨接在电容器组与电抗器两端的接线方式妥善与否很值得商榷。

参考文献

[1]并联电容器装置设计规范 GB50227

[2]电力系统继电保护原理

[3]房金兰；充气集合式高压并联电容器的发展[J]；电力电容器；2001年01期

[4]刘宝峰；杜波；高压并联电容器组配套装置的应用[J]；大众用电；2008年09期

[5]黄茂强；高压并联电容器现场试验项目分析及注意事项[J]；广东科技；2009年0期