一种新型35kV放电棒

林耿明

（广东电网有限责任公司汕头供电局，广东汕头，515041）

0 引言

变电站的高压并联电容器组主要用于调节电网的功率因数，是变电站的常见一次设备，起到调节母线电压的作用，常配置于500kV变电站的35kV母线与220kV/110kV变电站的10kV母线上，直接关系着终端用户电压质量问题。

而电容器组因电容元件具有储能性质，在停电检修时需要对逐个电容器单体两端进行放电，确保电容器单体没有残留电荷，避免检修维护人员在其上工作时，被放电击伤[1]。

传统电容器组常配备放电线圈与放电地刀，作为第一道关卡泄能，而放电线圈在电容器组放电后，按技术要求在5秒内需要将剩余电压下降至50V内，但本身并不能保障100%泄流残余负荷。同时放电线圈一旦存在故障，存在难以直观判断的因素，而修试工作大多需要以手碰触，因此最后依旧需要电容放电棒作为保底手段，连接电容器单体极性端与大地，形成地电位，完成放电工作。

因此高压电容放电棒是检修试验人员开展具体工作前的一项重要的安全措施，是拥有电容器组的变电站必须配备的绝缘安全工器具之一，使用频率不低并且需要逐年试验。

传统的10kV电容放电棒、35kV电容放电棒常常难以满足现场实际需求，具有不少缺点，因此本文通过分析传统放电棒缺点，提出一种新的35kV放电棒构想。

1 传统电容放电棒缺点与不便之处

电容器组作为一种储能设备，断开开关切断电源后，极性两端依旧具有正负极性电荷，存在电场与电压差，一旦人体靠近其后小于安全距离，可能引起事故。

而变电站无论是敞开式还是室内布置的电容器组，本身布置后需要进行空间遮蔽，避免小动物接触导致运行过程短路跳闸，因此设计时本身单体布置密集，为了空间效率考虑时常采用多层布置，传统放电棒都难以对高层布置的电容器单体妥善放电。

1.1 钩状电容放电棒

电容器组单体电容拥有两极，一端为相电压端，另一端为中性点端，完整的放电过程应为两端进行短接放电，以保证双端无电压差。

放电端采用钩状的电容放电棒，只能够对电容器的单极进行对地放电，进行能量泄流地时候更为依赖接地线，于此同时放电效果和效率也不如双端同时放电。

对于高层布置的电容器组，钩状比较容易触碰外侧端，但对内侧端进行放电则较难操作，而且放电过程中极不容易对安全距离进行控制，这无疑大大增加了检修工作风险，增加了检修工作难度，降低了检修工作效率。

1.2 耙状电容放电棒

按照安规规定，检修人员须对电容器单体逐个多次放电。变电站电容器组的单体数量庞大，仅仅是一个10kV电容器组中，单体地数量就高达数十个。而35kV电容器组中地单体数量甚至高达百个。所以电容器单体地逐个多次放电作业是一项极为耗费检修人员体力的工作，而且操作方式效率较低。

为了弥补勾状放电棒的缺陷而设计的耙状电容放电棒也存在不少其他缺陷。比如，耙状电容放电棒本身体积增大不少，同时耙头的固定后再因应现场电容布置而改变角度也费时费力，并没有进行足够的优化。采用耙状放电棒加上增大放电导体与连接件体积后，所带来的重量增大和体积增大问题将正常的工作效率产生不利影响，使得放电工作更为费力耗时，无形中增加了放电工作的风险。

2 新型放电棒改进点与原理分析

本新型35kV放电棒通过对传统的钩状放电棒的导体端进行改造，变为改为长条状放电导体。

如图1所示第1部分“电能释放导体”。

图1 35kV放电棒整体布局

它可用于接触电容极性两端，对电容单体进行电能释放，可以起到兼顾勾状与耙状的不同特性，既能在极端情况下如同勾状放电棒般对单体放电，也能如耙状放电棒般对双端同时放电，同时体积与重量也进行控制，更为省力。

另一方面，还在电能释放导体上增设活动铜排，进行改进适应不同电容器组布局场面。

图1所示第2部分为新型材料绝缘棒，用以保证作业人员与电容单体保持足够安全距离。

图1所示第3部分为电容能量残压数值显示装置，黑白液晶显示屏，根据电容储能公式，电能取决于电容残压，因此以数字化直观显示当前残存电能，辅助判断是否完整释放能量[2]。

2.1 “一”字型活动铜排状态

如图2“一”字型活动铜排状态所示，“01活动铜排”为“02电能释放导体”加装部分，对于一般电容单体，它能够呈现图2中一字型进行放电，兼顾了简单应用的场景，保证了电容放电棒最基本简单的用途，同时铜排设计为波浪状锯齿形状，增大了接触面积。

图2 “一”字型活动铜排状态

“03紧固螺丝”松开后，则“01活动铜排”通过中间中空的导轨可以运动，变化作图3中的“7字型”与图4中的“T字型”状况，达到对应状态后重新拧紧即可。

它也是本电容放电棒唯一需要操作的点，因为本身活动铜排体积重量小，所以紧固螺丝对力矩要求不高，设计成徒手操作即可，省去了工具调整的麻烦。

“04定位梢”用于一字型状态下限定“01活动铜排”位置，提高其正常放置的牢固度，避免铜排松垮掉落，造成安全风险[3]。

“05电能释放引线安装螺丝”，用于固定接地线用，残余电能通过这一端对地进行释放，完成残留负荷接地泄流目的。

2.2 “7”字型活动铜排状态

如图3“7”字型活动铜排状态所示，“03紧固螺丝”松开后，“01活动铜排”与“02电能释放导体”张开成90°直角形状，呈现7字型电能释放棒样式。

图3 “7”字型活动铜排状态

此形状便于“01活动铜排”两端对布置在第二层高处的电容极性两端释放能量，解决了变电站为了节省空间而对电容器组采取双层布置时，所面对的空间狭小不利于放电问题[4]。

同时活动铜排本身轻薄，因此这种状态下高举放电并不会导致手部负载过重，便于同时对多个第二层单体进行同时放电。并且为了放电需要，此铜排长度足以覆盖市面大多数该电压等级下的电容单体极性距离。

2.3 “T”字型活动铜排状态

如图4“T”字型活动铜排状态所示，“01活动铜排”与“02电能释放导体”呈现T字型电能释放棒样式。

图4 “T”字型活动铜排状态

如果电容单体竖直放置，“一”字型即可从上方对其电能释放。

如果电容单体水平放置，根据接线方式成套电容设备的极性两端将呈墙面布置，此时一字型电能释放棒样式无法在保证安全距离下进行电能释放。

故可以切换为“T”字型样式，类似粑状电容电能释放棒，正面面对极性端子两端进行逐个电能释放，此时运行人员正面面对电容单体两极，依旧可以保证安全距离，避免了疏忽导致的安全风险。

2.4 电容能量残压数值显示液晶屏

如图5电容能量残压数值显示液晶屏，它为电容能量残压显示装置的数字化输出，通过传感器与计算芯片处理后输出到液晶屏。液晶屏以常规电容的高压电压等级kV为刻度单位，在进行电能释放时，实时显示电容电压数值0-35kV。同时加入逻辑判据，设计为低于人体安全电压时则显示00kV，小于屏显的最小数值1kV但大于人体安全电压仍旧显示为1kV，可以保证人体安全，也可以更为直观地辅助检修人员判断电容装置已经彻底完成电能释放[5]。

图5 电容能量残压数值显示液晶屏

3 结语

本文对于常规变电站的运行操作中，对电容器单体的放电大多数是操作票的最后一步，看似在整个电容器组停电操作中寥寥数十项中的一小项，但它的工作量也是最多的，有时候并不亚于装设500kV、220kV接地线等操作。

一方面来自于电容器组防小动物需求，需要使用挡板进行遮蔽，导致了内部空间狭小不利于展开，这也对电容放电棒提出了更高的要求。

另一方面，巡维中心管辖的变电站，因为历史原因，本身电容器组的布局与样式难以做到统一，如果对不同的变电站采购不同样式的放电棒，本身成本问题与使用熟练度和匹配度都存在问题，而市面上又缺乏广泛适应的放电棒。

因此本文论述的新型35kV电容放电棒兼顾了传统的“勾状电容放电棒”与“耙状电容放电棒”特点，通过对放电端导体的需求构想，提出了一种新的设计思路，尽量在保证质量轻便的情况下，通过活动铜排与放电导体之间的布局形状，用以满足不同布局需要的电容器组，本身使用负载也能减少运行人员负担。