1、放電線圈系統集成部馬紅波2010.8主要內容一、放電線圈的相關定義二、放電線圈分類及型號三、放電線圈相關技術要求四、放電線圈接線方式五、放電線圈的原理及放電實驗六、放電線圈和電壓互感器一、放電線圈的相關定義放電線圈 （discharge coils） 當電容器從電源脫開后能將電容器端子上的電壓在規定時間內降到規定值的帶有繞組的器件。高壓端子（ high voltage terminal） 與電容器并聯連接構成泄放電容器剩余電荷的放電線圈的出線端子。相關定義一次繞組 （primary winding） 與高壓端子相連的繞組。接地端子 （earth terminal） 使與放電線圈的線圈相絕緣的外

2、殼接地或使電位固定在外殼上而設置的端子。外殼端子 （shell terminal） 對一次繞組的一端與外殼同電位結構的放電線圈為使該端子連接到外部回路而在外殼上設置的端子。相關定義額定一次電壓(U1n) rated primary voltage(U1n) 放電線圈一次繞組端子間能連續承受的工頻電壓設計值的有效值。額定二次電壓(U2n) rated secondary voltage(U2n) 二次繞組端子間的工頻電壓設計值的有效值。額定二次負荷 （rated secondry burden） 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荷伏安數。相關定義最大配套電容器容量（maxi

3、mum reactive power of capacitor coordination for a discharge coil） 能滿足電容器的剩余電壓在規定時間內降至規定電壓以下時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 （maximum operation voltage） 連續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。相關定義最高工作電壓（ maximum operation voltage） 連續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 （rated

4、insulation level） 放電線圈絕緣所能承受的耐壓強度。額定輸出 （rated output） 在額定二次電壓下及接有額定二次負荷時，由放電線圈所供給的二次回路的視在功率值（在規定功率因數下以V A 表示）。相關定義電壓誤差(比值差) （voltage error(ratio error)） 當有二次繞組時，放電線圈在測量電壓時所出現的誤差，它是由于實際電壓比不等于額定電壓比而產生的。準確級 （accuracy class） 當有二次繞組時放電線圈所指定的誤差等級，即在規定使用條件下的誤差應在規定的限值內。常用電壓誤差(比值差)的百分限值表示。相關定義額定頻率 （rated fre

5、quency） 按相關規定對放電線圈的要求所依據的規定頻率值。一次繞組中間抽頭 （terminal in the middle of primary winding） 供差動保護使用的放電線圈，每相具有兩個獨立磁路，一次繞組有三個高壓端子，其中一個高壓端子處于中間電位。這種結構稱作有一次繞組中間抽頭。二、產品分類及型號2.1 分類 放電線圈分為油浸式和干式兩類。干式戶內型放電線圈干式戶內型放電線圈戶外油浸式放電線圈端子標志 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表示對應的二次繞組首末端接線端子，大寫字母A1表示兩個繞組的公共端子。 標有同一字母的大寫和小寫的端子，在同

6、一瞬間具有同一極性。產品分類及型號2.2 型 號 表 示 放電線圈型號表示方式如下：型號例1 額定一次電壓為123kV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1.73Mvar，單相戶外式。 表示為：FDE12/3 -3 -1W。例2 當放電線圈一次繞組有中間抽頭時，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：三、相關技術要求3.1 使用條件 3.1.1環境條件： 安裝位置： 戶外或戶內。 環境溫度： 戶外 -40 +40， -25 +45 ，-5 +55

7、。 戶內 -5 +40 。 海拔： 不超過1000m。 抗污穢能力： 外絕緣的爬電比距不小于25mm/kV（相對于系統最高電壓）。對重污穢區應適當加大爬電比距。 環境條件 安裝地點無腐蝕性氣體、蒸汽，無導電性或爆炸性塵埃。 安裝場所無劇烈的機械振動。 最大風速： 35m/s。（相當于五級風） 相對濕度： 戶內放電線圈，月平均相對濕度不超過90% ，日平均相對濕度不超過95%。使用條件 3.1.2 運行條件 穩態過電壓。 放電線圈的工頻穩態過電壓和相應允許施加時間應符合下表1 的規定。運行條件操作過電壓及放電儲存能量。 用無重擊穿開關正常操作電容器組，關合時可能發生第一個峰值不大于22 倍施加電

8、壓(有效值) ，持續時間不大于1/2 周波的過渡過程；開斷時可能受到1.372 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 下長期運行，則包括所有諧波分量在內的電壓峰值應不超過1.22 U1n。儲存、運輸條件 周圍空氣溫度符合環境溫度要求。3.2 額定值3.2.1 額定頻率：工頻50Hz。3.2.2 相數：單相或三相。3.2.3 額定一次電壓：星形接線的放電線圈，且其中性點與電容器組中性點相連接時其額定一次電壓按下表2選取。當電容器組為三角形接線放電線圈為星形接線時，其額定一次電壓取系統標稱電壓除以3 后的1.05 倍。三相放電線圈的額定一

9、次電壓為上述單相放電線圈額定一次電壓的3 倍。額定一次電壓額定值3.2.4 額定二次電壓：100V或100 /3 V3.2.5 額定放電容量及配套電容器容量范圍 每一個放電線圈可以滿足某一容量范圍內的并聯電容器的放電要求。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。額定輸出及準確級3.2.6 額定輸出及準確級: 50VA，0.5 級； 100VA，1 級。 當一次繞組有中間抽頭時每一個二次繞組的額定輸出和準確級也應分別滿足上述要求。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)。 二次繞組對鐵芯和外殼的絕緣電阻不小于 50

10、0 (20時)。3.3.2 放電性能 在額定頻率和額定電壓下，放電線圈與對應表4 中規定容量上限值的并聯電容器相并接，當電容器斷電以后其端子間的電壓在5s 后，應由2U1n降至50V以下。 放電線圈應能承受在1.582U1n電壓下電容器儲能放電的作用。性能3.2.3 準確級 在額定頻率，0.91.3 倍額定電壓和0% 100%額定二次負荷( 為0.8 滯后)下，0.5級或1 級的產品分別滿足比值差不超過0.5%或 1% ，相位差不超過20或 40 。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

11、離裝置時)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備接殼的端子與外殼絕緣時它應能承受額定短時工頻耐受電壓3kV(有效值)。絕緣要求絕緣要求b） 放電線圈的絕緣耐受電壓值見下表5。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荷( 在0.81)的條件下試驗時，油浸式放電線圈的繞組溫升不應超過表6規定之值。干式放電線圈的繞組溫升不應超過表7 規定之值，最熱點溫度不應超過表7 中的絕緣系統溫度。溫升性能3.3.6 介質損耗因數 油浸式放電線圈的介質損耗因數值：35kV 產品應不大

12、于3%(20時) ；66kV 產品應不大于2%(20時)。3.3.7 機械強度 全密封型和 66kV 非全密封放電線圈套管應能承受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 時間內所產生的熱和機械力的作用而無損傷。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。局部放電水平應不超過表8 所列的限值。預加電壓及測量電壓也列在同一表中。聲級水平 3.3.10 聲級水平 在空載狀態下，以額定頻率、額定電壓激勵，放電線圈的聲級水平應不超過44dB。 測量聲級時，油浸式放電線圈的規定輪廓線應距

13、基準發射面0.3m；35kV級及以下電壓等級的干式放電線圈的規定輪廓線應距基準發射面1m，66kV級干式放電線圈的規定輪廓線應距基準發射面2m。3.4 結構3.4.1 放電線圈外露空氣中金屬部分應有良好的防腐蝕層并符合戶外防腐電工產品的涂漆標準及相應技術文件的要求。3.4.2 油浸式放電線圈的密封性能應足以保證在最高運行溫度下不出現滲漏。全密封油浸式放電線圈應保證在下限溫度下不出現負壓，而在最高運行溫度下油箱內部壓力不大于0.1MPa。3.4.3 戶內干式放電線圈應具有良好的絕緣防潮性能，并符合相關標準的要求。結構3.4.4 安裝在地面上的放電線圈兩個高壓端子之間、高壓端子與外殼之間以及支柱絕

14、緣子帶電部分對地間的電氣距離應符合表9 的要求。 安裝在臺架上的放電線圈的電氣距離按相應電壓等級考慮。結構3.4.5 620kV電壓等級放電線圈外殼接地螺栓直徑應不小于8mm；3566kV電壓等級應不小于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 產品結構部件應有足夠的機械強度，并必須安裝方便。3.4.8 放電線圈應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 及以上電壓等級產品應裝有上、下限油位指示裝置(全密封型除外) 。注油孔應有防止絕緣油受潮的措施。結構3.4.9 對 35kV 及以上電壓等級產品，油箱下部

15、應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期壽命期內不必更換部件。3.4.11 20kV 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。四、放電線圈接線方式4.1 放電線圈的接線方式 優先使用的放電線圈接線方式見下圖10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=1.05 USN/3 圖1(c)中：U1n=UC1N+UC2N接線方式接線方式五、放電線圈的原理及放電實驗放電

16、線圈是高壓并聯電容器裝置的專用配套設備，與電容器組端子直接聯接，當電容器從電網斷開后，使其存儲的電荷自行泄放，在規定時間內將電容器剩余電壓降到規定值以下，是電容器裝置確保設備自身和維修人員安全的主要技術措施之一。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，滿足電容器組的放電要求：放電起始至5 s內，將電容器的剩余電壓自額定值下降到50 V以內。 二是正常分閘操作時，應能承受最大放電電流沖擊和最大儲存能量的消耗。 放電線圈的原理5.1 放電線圈放電過程 正常運行時，放電線圈工作在交流電壓下（并接于電容器組兩端子間）呈一很高的勵磁阻抗。電容器組被

17、斷開后，實質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。當電壓衰減到較低時，由于放電電流亦隨之減少，此時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10 kV級產品多在2 k左右，35kV級為34 k。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，對于某些廠的產品，在放電后期，有可能出現振蕩過程。當配套電容器組容量很小時，或是放電起始電

18、壓足夠低時，放電過程也許出現衰減的振蕩過程。 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），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間長短的主要因素，電容量C越大，其放電時間則越長。 放電線圈的放電試驗5.2 放電線圈的放電試驗5.2.1放電試驗要求的依據在我國，高壓并聯電容器安裝運行僅限于666 kV電網，均為中性點非有效接地系統，并聯電容器組所配用的放電線圈多為單相式，與并聯電容器組直接并聯。因此，其工作條件

19、將直接與電容器組的工作條件及其接線方式相關連。就其放電性能言，主要有：第一，高壓并聯電容器允許連續工作的工頻穩態過電壓為11倍額定電壓。第二，電容器組正常分閘時，各相電容器上的操作過電壓與開斷順序有關，每次開斷時，哪一相首開是隨機的，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0.372Uc、第三相為1372Uc(Uc為開斷時電容器組的相電壓）。顯然，放電線圈在電容器退出運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。放電試驗根據三相的放電條件，在標準中分別給出如下規定：（1）放電線圈的放電性能要求是以首開相的放電條件提出

20、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行要求，標準規定在最大配套電容器組容量時，充電達電容器組的額定電壓峰值條件下，該放電線圈應能在放電5 s時，使其電壓降至50 V以下。（2）放電線圈應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，其充電電壓按第三相放電時的電容器電壓1.372Uc，并同時考慮電容器允許連續運行的1.1倍穩態過電壓，再加上5的裕度，即1.371.11.052Uc=1.582Uc,在這一放電條件下，放電線圈不應出現任何異常，在試驗中，將以試驗前后的空載電流結果對比來判斷之。 放電試驗5.2.2 放電試驗方法驗證如前述，標準

21、規定放電線圈的放電試驗分兩步進行，分別考核其放電承受能力及放電性能。試驗在同一試驗接線下完成,放電試驗接線如圖3。 放電試驗 根據規定：脈沖電容器的電容量由放電線圈規定的配套電容器組容量上限和額定電壓計算確定，其充電電壓對于試驗的兩次不同要求，分別為2倍及1.582倍的放電線圈額定電壓。在驗證試驗中，應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）電容量按規定值（即最大配套電容器組容量相對應的電容量）及其1/2值兩種情況進行。（2）充電電壓按運行條件下的電壓進行，而最高的則按1.582Uc來選。（3）用高壓電阻分壓器取樣供記憶示波器紀錄波形，在示波器上進行測量。試驗過

22、程中記錄下相關數據（如下表示例）和放電電壓波形。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 1)都是利用電磁感應原理制成的;2)主要工作物質都是銅和鐵，即線圈和硅鋼片鐵心;3)所用的絕緣介質種類，都是變壓器油、氣體、固體，絕緣介質只對帶電體起隔離絕緣作用。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，一般有多個二次繞組，容量、精度各不相同，分別用于計量、測量和保護。 高壓并聯電容器組所配用的單相放電線圈，與高壓并聯電容器組并聯連接，使電容器從電力系統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定時間內達到要求值。當放電線圈有二次繞組時，還可用于提供電容器組開口三角形電壓不平衡器保護。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標稱電壓的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電容器的額定電壓。6.2.3 誤差試驗的差異 電壓互感器應在80%、100%和120%額定電壓、額定頻率及25%和100%額定二次負荷下保證一定的測