并联电容器装置设计规范

并联电容器装置 GB50227-95 主编部门:中华人民共和国电力工业部 批准部门:中华人民共和国建设部 施行日期:一九九六年七月一日 1 总则 为使电力工程的并联电容器装置设计贯彻国家的技术经济政策,做到安全可靠,技术先进,经济合理和运行检修方便,制订本规范. 本规范适用于220KV及以下变电所,配电所中无功补偿用三相交流高压,低压并联电容器装置的新建,扩建工程设计. 并联电容器装置的设计,应根据安装地点的电网条件,补偿要求,环境状况,运行检修要求和实践经验,确定补偿容量,选择接线,保护与控制,布置及安装方式. 并联电容器装置的设备选型,应符合国家现行的产品的规定. 并联电容器装置的设计,除应执行本规范的规定外,尚应符合国家现行的有关标准和规范的规定. 2 术语,符号,代号 2.1 术语 高压并联电容器装置installation of high voltage shunt capacitors 由高压并联电容器和相应的一次及二次配套设备组成,可独立运行或并联运行的装置. 低压并联电容器装置installation of low voltage shunt capacitors 由低压并联电容器和相应的一次及二次配套元件组成,可独立运行或并联运行的装置. 并联电容器的成套装置complete set of installation for shunt capacitors 由制造厂设计组装设备向用户供货的整套并联电容器装置. 单台电容器capacitor unit 由一个或多个电容器元件组装于单个外壳中并有引出端子的组装体. 电容器组capacitor bank 电气上连接在一起的一群单台电容器. 电抗率reactance ratio 串联电抗器的感抗与并联电容器组的容抗之比,以百分数表示. 放电器,放电元件discharge device,discharge component 装在电容器内部或外部的,当电容器从电源脱开后能将电容器端子间的电压在规定时间内降低到规定值的设备或元件. 串联段series section 在多台电容器连接组合中,相互并联的单台电容器群. 剩余电压residual voltage 单台电容器或电容器组脱开电源后,电容器端子间或电容器组端子间残存的电压. 涌流inrush transient current 电容器组投入电网时的过渡过电流. 外熔丝external fuses 装于单台电容器外部并与其串联连接,当电容器发生故障时用以切除该电容器的熔丝. 内熔丝internal fuses 装于单台电容器内部与元件或元件组串联连接,当元件发生故障时用以切除该元件或元件组 的熔丝. 放电容量discharging capacity 放电器允许连接的电容器组的容量. 不平衡保护unbalance protection 利用电容器组内两个相关部分之间的电容量之差形成的电流差或电压差构成的保护. 2.2 符号 序号 符号 含义 2.2.1 Qcx 发生n次谐波谐振的电容器容量 2.2.2 Sd 并联电容器装置安装处的母线短路容量 2.2.3 N 谐波次数 2.2.4 K 电抗率 2.2.5 I*ym 涌流峰值的标么值 2.2.6 β 涌流计算中计及的电源影响系数 2.2.7 Q 电容器组容量 2.2.8 Uc 电容器端子运行电压 2.2.9 Us 并联电容器装置的母线电压 2.2.10 S 电容器组每相的串联段数 代号 序号 代号 含义 2.3.1 C 电容器组 2.3.2 1C,2C,3C 并联电容器装置分组回路编号 2.3.3 C1,C2,Cn 单台电容器编号 2.3.4 L 串联电抗器或限流线圈 2.3.5 QS 隔离开关或刀开关 2.3.6 QF 断路器 2.3.7 QG 接地开关 2.3.8 TA 电流互感器 2.3.9 TV 放电器,放电元件 2.3.10 FV 避雷器 2.3.11 FU 熔断器 2.3.12 KM 交流接触器 2.3.13 KA 热继电器 2.3.14 HL 指示灯 2.3.15 Uo 开口三角电压 2.3.16 ΔU 相不平衡电压 2.3.17 ΔI 桥差电流 2.3.18 Io 中性点不平衡电流 3 接入电网基本要求 高压并联电容器装置接入电网的设计,应按全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡的原则确定最优补偿容量和分布方式. 变电所里的电容器安装容量,应根据本地区电网无功规划以及国家现行标准《电力系统电压和无功电力技术导则》和《全国供用电规则》的规定计算后确定.当不具备设计计算条件时,电容器安装容量可按变压器容量的10%,30%确定. 电容器分组容量,应根据加大单组容量,减少组数的原则确定. 当分组电容器按各种容量组合运行时,不得发生谐振,且变压器各侧母线的任何一次谐波电压含量不应超过现行的国家标准《电能质量-公用电网谐波》的有关规定. 谐振电容器容量,可按下式计算: (3.0.3) 式中Qcx——发生n次谐波谐振的电容器容量(Mvar); Sd——并联电容器装置安装处的母线短路容量(MVA); n——谐波次数,即谐波频率与电网基波频率之比; K——电抗率. 高压并联电容器装置应装设在变压器的主要负荷侧.当不具备条件时,可装设在三绕组变压器的低压侧. 当配电所中无高压负荷时,不得在高压侧装设并联电容器装置.低压并联电容器装置的安装地点和装设容量,应根据分散补偿和降低线损的原则设置.补偿后的功率因数应符合现行国家标准《全国供用电规则》的规定. 4 电气接线 4.1 接线方式 高压并联电容器装置,在同级电压母线上无供电线路和有供电线路时,可采用各分组回路直接接入母线,并经总回路接入变压器的接线方式(图A.0.1-1和图A.0.1-2).当同级电压母线上有供电线路,经技术经济比较合理时,可设置电容器专用母线的接线方式(图A.0.1-3). 高压电容器组的接线方式,应符合下列规定: 4.1.2.1 电容器组宜采用单星形接线或双星形接线.在中性点非直接接地的电网中,星形接线电容器组的中性点不应接地. 4.1.2.2 电容器组的每相或每个桥臂,由多台电容器串联组合时,应采用先并联后串联的接线方式. 低压电容器或电容器组,可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式. 4.2 配套设备及其连接 高压并联电容器装置的分组回路,可采用高压电容器组与配套设备连接的方式(图A.0.2),并装设下列配套设备: (1)隔离开关,断路器或跌落式熔断器等设备. (2)串联电抗器. (3)操作过电压保护用避雷器. (4)单台电容器保护用熔断器. (5)放电器和接地开关. (6)继电保护,控制,信号和电测量用一次设备及二次设备. 低压并联电容器装置接线(图A.0.3)宜装设下列配套元件;当采用的交流接触器具有限制涌流功能和电容器柜有谐波超值保护时,可不装设相应的限流线圈和热继电器. (1)总回路刀开关和分回路交流接触器或功能相同的其他元件. (2)操作过电压保护用避雷器. (3)短路保护用熔断器. (4)过载保护用热继电器. (5)限制涌流的限流线圈. (6)放电器件. (7)谐波含量超限保护,自动投切控制器,保护元件,信号和测量表计等配套器件. 串联电抗器宜装设于电容器组的中性点侧.当装设于电容器组的电源侧时,应校验动稳定电流和热稳定电流. 当电容器配置熔断器时,应每台电容器配一只喷逐式熔断器;严禁多台电容器共用一只喷逐式熔断器. 当电容器的外壳直接接地时,熔断器应接在电容器的电源侧. 当电容器装设于绝缘框(台)架上且串联段数为二段及以上时,至少应有一个串联段的熔断器接在电容器的电源侧. 电容器组应装设放电器或放电元件. 放电器宜采用与电容器组直接并联的接线方式.当放电器采用星形接线时,中性点不应接地. 低压电容器组装设的外部放电器件,可采用三角形接线或不接地的星形接线,并直接与电容器连接. 高压电容器组的电源侧和中性点侧,宜设置检修接地开关. 高压并联电容器装置的操作过电压保护和避雷器接线方式,应符合下列规定: 4.2.10.1 高压并联电容器装置的分组回路,宜设置操作过电压保护. 4.2.10.2 当断路器仅发生单相重击穿时,可采用中性点避雷器接线方式(图A.0.4-1),或采用相对地避雷器接线方式(图A.0.4-2). 4.2.10.3 断路器出现两相重击穿的概率极低时,可不设置两相重击穿故障保护.当需要限制电容器极间和电源侧对地过电压时,其保护方式应符合下列规定: (1)电抗率为12%及以上时,可采用避雷器与电抗器并联连接和中性点避雷器接线的方式(图A.0.4-3). (2)电抗率不大于1%,可采用避雷器与电容器组并联连接和中性点避雷器接线的方式(图A.0.4-4). (3)电抗率为4.5%,6%时,避雷器接线方式宜经模拟计算研究确定. 5 电器和导体的选择 5.1 一般规定 并联电容器装置的设备选型,应根据下列条件选择: (1)电网电压,电容器运行工况. (2)电网谐波水平. (3)母线短路电流. (4)电容器对短路电流的助增效应. (5)补偿容量及扩建规划,接线,保护和电容器组投切方式. (6)海拔高度,气温,湿度,污秽和地震烈度等环境条件. (7)布置与安装方式. (8)产品技术条件和产品标准. 并联电容器装置的电器和导体的选择,应满足在当地环境条件下正常运行,过电压状态和短路故障的要求. 并联电容器装置的总回路和分组回路的电器和导体的稳态过电流,应为电容器组额定电流的1.35倍. 高压并联电容器装置的外绝缘配合,应与变电所,配电所中同级电压的其他电气设备一致. 并联电容器成套装置的组合结构,应便于运输和现场安装. 5.2 电容器 电容器的选型应符合下列规定: 5.2.1.1 可选用单台电容器,集合式电容器和单台容量在500kvar及以上的电容器组成电容器组. 5.2.1.2 设置在严寒,高海拔,湿热带等地区和污秽,易燃易爆等环境中的电容器,均应满足特殊要求. 5.2.1.3 装设于屋内的电容器,宜选用难燃介质的电容器. 5.2.1.4 装设在同一绝缘框(台)架上串联段数为二段的电容器组,宜选用单套管电容器. 电容器额定电压的选择,应符合下列要求: 5.2.2.1 应计入电容器接入电网处的运行电压. 5.2.2.2 电容器运行中承受的长期工频过电压,应不大于电容器额定电压的1.1倍. 5.2.2.3 应计入接入串联电抗器引起的电容器运行电压升高,其电压升高值按下式计算: (5.2.2) 式中Uc——电容器端子运行电压(KV); Us——并联电容器装置的母线电压(KV); S——电容器组每相的串联段数. 5.2.2.4 应充分利用电容器的容量,并确保安全. 电容器的绝缘水平,应按电容器接入电网处的要求选取. 电容器的过电压值和过电流值,应符合国家现行产品标准的规定. 单台电容器额定容量的选择,应根据电容器组设计容量和每相电容器串联,并联的台数确定,并宜在电容器产品额定容量系列的优先值中选取. 低压电容器宜采用自愈式电容器. 5.3 断路器 高压并联电容器装置断路器的选择,除应符合断路器有关标准外,尚应符合下列规定: 5.3.1.1 关合时,触头弹跳时间不应大于2ms,并不应有过长的预击穿;10KV少油断路器的关合预击穿时间不得超过3.5ms. 5.3.1.2 开断时不应重击穿. 5.3.1.3 应能承受关合涌流,以及工频短路电流和电容器高频涌流的联合作用. 5.3.1.4 每天投切超过三次的断路器,应具备频繁操作的性能. 高压并联电容器装置总回路中的断路器,应具有切除所连接的全部电容器组和开断总回路短路电流的能力.条件允许时,分组回路的断路器可采用不承担开断短路电流的开关设备. 投切低压电容器的开关,其接通,分断能力和短路强度,应符合装设点的使用条件.当切除电容器时,不应发生重击穿,并应具备频繁操作的性能. 5.4 熔断器 电容器保护使用的熔断器,宜采用喷逐式熔断器. 熔断器的时间-电流特性曲线,应选择在被保护的电容器外壳的10%爆裂概率曲线的左侧.时间-电流特性曲线的偏差,应符合国家现行标准《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》的有关规定. 熔断器的熔丝额定电流选择,不应小于电容器额定电流的1.43倍,并不宜大于额定电流的1.55倍. 设计选用的熔断器的额定电压,耐受电压,开断性能,熔断特性,抗涌流能力,机械性能和电气寿命,均应符合国家现行标准《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》的规定. 5.5 串联电抗器 串联电抗器的选型,宜采用干式空心电抗器或油浸式铁心电抗器,并应根据技术经济比较确定. 串联电抗器的电抗率选择应符合下列规定: 5.5.2.1 仅用于限制涌流时,电抗率宜取0.1%,1%. 5.5.2.2 用于抑制谐波,当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为5次及以上时,宜取4.4%,6%;当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为3次及以上时,宜取12%;亦可采用4.5%,6%与12%两种电抗率. 并联电容器装置的合闸涌流限值,宜取电容器组额定电流的20倍;当超过时,应采用装设串联电抗器予以限制.电容器组投入电网时的涌流计算,应符合本规范附录B的规定. 串联电抗器的额定电压和绝缘水平,应符合接入处电网电压和安装方式要求. 串联电抗器的额定电流不应小于所连接的电容器组的额定电流,其允许过电流值不应小于电容器组的最大过电流值. 变压器回路装设限流电抗器时,应计入其对电容器分组回路的影响和抬高母线电压的作用. 5.6 放电器 当采用电压互感器作放电器时,宜采用全绝缘产品,其技术特性应符合放电器的规定. 放电器的绝缘水平应与接入处电网绝缘水平一致.放电器的额定端电压应与所并联的电容器的额定电压相配合. 放电器的放电性能应能满足电容器组脱开电源后,在5s内将电容器组上的剩余电压降至50V及以下. 当放电器带有二次线圈并用于保护和测量时,应满足二次负荷和电压变比误差的要求. 5.7 避雷器 避雷器用于限制并联电容器装置操作过电压保护时,应选用无间隙金属氧化物避雷器. 与电容器组并联连接的避雷器,与串联电抗器并联连接的避雷器和中性点避雷器的参数选择,应根据工程设计的具体条件进行模拟计算确定. 5.8 导体及其他 单台电容器至母线或熔断器的连接线应采用软导线,其长期允许电流不应小于单台电容器额定电流的1.5倍. 电容器组的汇流母线和均压线的导线截面应与分组回路的导体截面一致. 双星形电容器组的中性点连接线和桥形接线电容器组的桥连接线,其长期允许电流不应小于电容器组的额定电流. 并联电容器装置的所有连接导体,应满足动稳定和热稳定的要求. 用于高压并联电容器装置的支柱绝缘子,应按电压等级,泄漏距离,机械荷载等技术条件选择和校验. 用于高压电容器组不平衡保护的电流互感器,应符合下列要求: 5.8.6.1 额定电压应按接入处电网电压选择. 5.8.6.2 额定电流不应小于最大稳态不平衡电流. 5.8.6.3 应能耐受故障状态下的短路电流和高频涌放电流.并应采取装设间隙或装设避雷器等保护措施. 5.8.6.4 准确等级可按继电保护要求确定. 用于高压电容器组不平衡保护的电压互感器,应符合下列要求: 5.8.7.1 绝缘水平应按接入处电网电压选择. 5.8.7.2 一次额定电压不得低于最大不平衡电压. 5.8.7.3 一次线圈作电容器的放电回路时,应满足放电容量要求. 5.8.7.4 准确等级可按电压测量要求确定. 6 保护装置和投切装置 6.1 保护装置 电容器故障保护方式应根据各地的实践经验配置. 电容器组应装设不平衡保护,并应符合下列规定: 6.1.2.1 单星形接线的电容器组,可采用开口三角电压保护(图A.0.5-1). 6.1.2.2 串联段数为二段及以上的单星形电容器组;可采用电压差动保护(图A.0.5-2). 6.1.2.3 每相能接成四个桥臂的单星形电容器组,可采用桥式差电流保护(图A.0.5-3). 6.1.2.4 双星形接线电容器组,可采用中性点不平衡电流保护(图A.0.5-4). 采用外熔丝保护的电容器组,其不平衡保护应按单台电容器过电压允许值整定.采用内熔丝保护和无熔丝保护的电容器组,其不平衡保护应按电容器内部元件过电压允许值整定. 6.1.3 高压并联电容器装置可装设带有短延时的速断保护和过流保护,保护动作于跳闸.速断保护的动作电流值,在最小运行方式下,电容器组端部引线发生两相短路时,保护的灵敏系数应符合要求;动作时限应大于电容器组合闸涌流时间.过电流保护装置的动作电流,应按大于电容器组允许的长期最大过电流整定. 高压并联电容器装置宜装设过负荷保护,带时限动作于信号或跳闸. 高压并联电容器装置应装设母线过电压保护,带时限动作于信号或跳闸. 高压并联电容器装置应装设母线失压保护,带时限动作于跳闸. 容量为0.18MVA及以上的油浸式铁心串联电抗器宜装设瓦斯保护.轻瓦斯动作于信号,重瓦斯动作于跳闸. 低压并联电容器装置,应有短路保护,过电压保护,失压保护.并宜有过负荷保护或谐波超值保护. 6.2 投切装置 高压并联电容器装置可根据其在电网中的作用,设备情况和运行经验选择自动投切或手动投切方式,并应符合下列规定: 6.2.1.1 兼负电网调压的并联电容器装置,可采用按电压,无功功率及时间等组合条件的自动投切. 6.2.1.2 变电所的主变压器具有有载调压装置时,可采用对电容器组与变压器分接头进行综合调节的自动投切. 6.2.1.3 除上述之外变电所的并联电容器装置,可分别采用按电压,无功功率(电流),功率因数或时间为控制量的自动投切. 6.2.1.4 高压并联电容器装置,当日投切不超过三次时,宜采用手动投切. 低压并联电容器装置应采用自动投切.自动投切的控制量可选用无功功率,电压,时间,功率因数. 自动投切装置应具有防止保护跳闸时误合电容器组的闭锁功能,并根据运行需要应具有的控制,调节,闭锁,联络和保护功能;应设改变投切方式的选择开关. 并联电容器装置,严禁设置自动重合闸. 7 控制回路,信号回路和测量仪表 7.1 控制回路和信号回路 220KV变电所的并联电容器装置,宜在主控制室内控制,其他变电所和配电所的并联电容器装置,可就地控制. 高压并联电容器装置的断路器,宜采用一对一的控制方式,其控制回路,应具有防止投切设备跳跃的闭锁功能. 高压并联电容器装置的断路器与相应的隔离开关和接地开关之间,应设置闭锁装置. 高压并联电容器装置,应设置断路器的位置信号,运行异常的预告信号和事故跳闸的信号. 低压并联电容器装置,应具有电容器投入和切除的信号. 7.2 测量仪表 高压并联电容器装置所连接的母线,应有一只切换测量线电压的电压表. 高压并联电容器装置的总回路,应装设无功功率表,无功电度表及每相一只电流表. 当总回路下面连接有并联电容器和并联电抗器时,总回路应装设双方向的无功功率表,并应装设分别计量容性和感性的无功电度表. 高压并联电容器装置的分组回路中,可仅设一只电流表. 当并联电容器装置和供电线路同接一条母线时,宜在高压并联电容器装置的分组回路中装设无功电度表. 低压并联电容器装置,应具有电流表,电压表及功率因数表. 8 布置和安装设计 8.1 一般规定 高压并联电容器装置的布置和安装设计,应利于分期扩建,通风散热,运行巡视,便于维护检修和更换设备. 高压并联电容器装置的布置型式,应根据安装地点的环境条件,设备性能和当地实践经验,选择屋外布置或屋内布置.一般地区宜采用屋外布置;严寒,湿热,风沙等特殊地区和污秽,易燃易爆等特殊环境宜采用屋内布置. 采用屋外布置;严寒,湿热,风沙等特殊地区和污秽,易燃易爆等特殊环境宜采用屋内布置. 屋内布置的并联电容器装置,应设置防止凝露引起污闪事故的措施. 低压并联电容器装置的布置型式,应根据设备适用的环境条件确定采用屋内布置或屋外布置. 屋内高压并联电容器装置和供电线路的开关柜,不宜同室布置. 低压电容器柜和低压配电屏可同室布置,但宜将电容器柜布置在同列屏柜的端部. 高压并联电容器装置中的铜,铝导体连接,应采取装设铜铝过渡接头等措施. 电容器组的框(台)架,柜体结构件,串联电抗器的支(台)架等钢结构构件,应采取镀锌或其他有效的防腐措施. 高压电容器组下部地面和周围地面的处理,宜符合下列规定: 8.1.8.1 在屋外电容器组外廓1m范围内的地面上,宜铺设卵石层或碎石层,其厚度应为100mm,并不得高于周围地坪. 8.1.8.2 屋内电容器组下部地面,应有防止液体溢流措施.屋内其他部分可采用混凝土地面;面层宜采用水泥沙浆抹面并压光. 低压电容器室地面,宜采用混凝土地面;面层宜采用水泥沙浆抹面并压光. 电容器的屋面防水标准,不得低于屋内配电装置室. 8.2 高压电容器组的布置和安装设计 电容器组的布置,宜分相设置独立的框(台)架.当电容器台数较少或受到场地限制时,可设置三相共用的框架. 分层布置的电容器组框(台)架,不宜超过三层,每层不应超过两排,四周和层间不得设置隔板. 电容器组的安装设计最小尺寸,应符合表8.2.3的规定. 表8.2.3 电容器组安装设计最小尺寸(mm) 名称 电容器(屋外,屋内) 电容器底部距地面 框(台)架顶部至顶棚净距 间距 排间距离 屋外 屋内 最小尺寸 100 200 300 200 1000 屋内外布置的电容器组,在其四周或一侧应设置维护通道,其宽度不应小于1.2m.当电容器双排布置时,框(台)架和墙之间或框(台)架相互之间可设置检修走道,其宽度不宜小于1m. 注:?维护通道系指正常运行时巡视,停电后进行维护检修和更换设备的通道. ?检修走道系指停电后维护检修工作使用的走道. 电容器组的绝缘水平,应与电网绝缘水平相配合.当电容器与电网绝缘水平一致时,应将电容器外壳和框(台)架可靠接地;当电容器的绝缘水平低于电网时,应将电容器安装在与电网绝缘水平相一致的绝缘框(台)架上,电容器的外壳应与框(台)架可靠连接. 电容器套管相互之间和电容器套管至母线或熔断器的连接线,应有一定的松弛度. 严禁直接利用电容器套管连接或支承硬母线.单套管电容器组的接壳导线,应采用软导线由接壳端子上引接. 电容器组三相的任何两个线路端子之间的最大与最小电容之比和电容器组每组各串联段之间的最大与最小电容之比,均不宜超过1.02. 当并联电容器装置未设置接地开关时,应设置挂接地线的母线接触面和地线连接端子. 电容器组的汇流母线应满足机械强度的要求,防止引起熔断器至母线的连接线松弛. 熔断器的装设位置和角度,应符合下列要求: 8.2.10.1 应装设在有通道一侧. 8.2.10.2 严禁垂直装设.装设角度和弹簧拉紧位置,应符合制造厂的产品技术要求. 8.2.10.3 熔丝熔断后,尾线不应搭在电容器外壳上. 并联电容器装置,可根据周围环境中鸟类,鼠,蛇类等小动物活动的情况,设置防侵袭的封堵,围栏和网栏等设施. 8.3 串联电抗器的布置和安装设计 油浸式铁心串联电抗器,宜布置在屋外;当污秽较重的工矿企业区采用普通设备时,应布置在屋内.屋内安装的油浸式铁心串联电抗器,其油量超过100kg时,应单独设置防爆间隔和贮油设施. 干式空心串联电抗器,宜采用屋外分相布置的水平排列或三角形排列.三相叠装时的安装设计顺序,应符合制造厂规定. 串联电抗器的对地绝缘水平低于电网时,应将其安装在与电网绝缘水平一致的绝缘台上. 干式空心串联电抗器对其四周,上部,下部和基础中的金属构件的距离,以及形成闭合回路的 金属构件的距离,均应满足防电磁感应的要求. 干式空心串联电抗器的支承绝缘子接地,应采用放射形或开口环形,并应与主接地网至少有两点相连. 干式空心串联电抗器组装的零部件,宜采用不锈钢螺栓连接;当采用矩形母线与相邻设备连接时,矩形母线安装应立放. 9 防火和通风 9.1 防火 屋外高压并联电容器装置与其他建筑物或主要电气渗备之间的防火净距,应与相应电压等级的配电装置的规定一致;当不能满足规定时,应设防火墙.当相邻的建筑物外墙为防火墙时,防火净距可不受限制.当与其他建筑物连接布置时,其间应设防火墙;防火墙及两侧2m以内的范围,不得开门窗及孔洞. 当高压并联电容器装置设在屋内时,该建筑物的楼板,隔墙,门窗和孔洞均应满足防火要求. 高压,低压并联电容器装置的消防设施和防火通道,应符合下列要求: 9.1.2.1 必须就近设置消防设施. 9.1.2.2 连接于不同主变压器的屋外高压大容量电容器装置之间,宜设置消防通道. 电容器组的框(台)架和柜体,均应采用非燃烧或难燃烧的材料制作. 电容器室应为丙类生产建筑,其建筑物的耐火等级不应低于二级. 当高压电容器室的长度超过7m时,应设两个出口.高压电容器室的门应向外开.相邻两高压电容器室之间的隔墙需开门时,应采用乙级防火门,并应能向两面开启.高压电容器室,不宜设置采光玻璃窗. 与电容器组相关的沟道,应符合下列规定: 9.1.6.1 高压电容器室通向屋外的沟道,在屋内外交接处应采用防火封堵. 9.1.6.2 电缆沟道的边缘对高压电容器组框(台)架外廓的距离,不宜小于2m;引至电容器组处的电缆,应采用穿管敷设. 9.1.6.3 低压电容器室内的沟道盖板,不应采用可燃烧材料制作. 集合式并联电容器,应设置贮油池或挡油墙,并不得把浸渍剂和冷却油散逸到周围环境中. 高压并联电容器装置,在北方地区,宜布置在变电所冬季最大频率风向的下风侧;南方地区,宜布置在变电所常年最大频率风向的下风侧. 9.2 通风 高压电容器室的通风量,应按消除室内余热计算,余热量包括设备散热量和通过围护结构传入的太阳辐射热. 高压电容器室的夏季排风温度,不宜超过40?. 串联电抗器小间的通风量,应按消除室内余热计算,但余热量不计入太阳辐射热;排风温度不宜超过45?,进排风温度差不宜超过15?. 高压并联电容器装置室,宜采用自然通风.当自然通风不能满足要求时,可采用自然进风和机械排风. 高压并联电容器室的进排风口,应采取防止鸟类,鼠,蛇类等小动物进入和防雨雪飘进的措施. 在风沙较大地区,高压电容器室应设置防尘措施;进风口宜设置过滤装置. 高压并联电容器装置的布置,应减少太阳辐射热对电容器的影响,并宜布置在夏季通风良好的方向上. 应根据当地的气温条件,在高压电容器室的屋面设置保温层或隔热层. 附录A 并联电容器装置接线图例 A.0.1 接入电网方式(图A.0.1-1,图A.0.1-3). A.0.2 高压电容器组与配套设备连接(图A.0.2). 注:避雷器接线根据工程设计选定的方式接入. A.0.3 低压并联电容器装置接线(图A.0.3). 注:C2,Cn回路均与C1回路相同. A.0.4 操作过电压保护用避雷器接线方式(图A.0.4-1,A.0.4-4). A.0.5 高压电容器组保护接线(图A.0.5-1,A.0.5-4). 附录B 电容器组投入电网时的涌流计算 B.0.1 同一电抗率的电容器组单组投入或追加投入时,涌流应按下列公式计算: (B.0.1) 其中 式中I*ym——涌流峰值的标么值(以投入的电容器组额定电流峰值为基准值); Q——电容器组总容量(Mvar); Qo——正在投入的电容器组容量(Mvar); Q——所有原已运行的电容器组容量(Mvar); β——电源影响系数. 并联电容器装置设计规范 GB50227-95 并联电容器装置设计规范 GB50227-95 并联电容器装置设计规范条文说明 1总则 1.0.1本条为制订本规范的目的. 本条强调并联电容器装置设计要贯彻国家曲基本建设方针,体现我国的技术经济政策,技术上把安全可靠放在首位,在设计的技术 经济综合指标上要体现技术先进,同时要为运行创造良好的条件. 1.0.2本条规定丁本规范的适用范围. 1.0.3本规范的重点是对高压并联电容器装置设计技术要求作规定.用户的低压无功补偿,基本企是选用制造厂生产的低压电容器 柜而极少作装置的整体设计,因此,对低压并联电容器装置仅在电容器柜设备选型和安装设计方面作了必要的技术规定供遵循. 1.0.3本条为并联电容器装置设计原则的共性要求.工程设计要考虑各自的具体情况和当地实践经验,不能一概而论.本规范的一些 条文规定具有一定的灵活性,要正确理解,合理运用. 10.4为使并联电容器装置的设备选型正确,达到运行可靠,本条强调设备选型要符合国家现行的产品技术标准的规定.这些标准有 《低电压并联电容器》,《高电压并联电容器》,《串联电抗器》,《集合式并联电容器》,《低压并联电容器装置》,《高压并联 电容器装置》,以及《高压并联电容器技术条件》,《高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件》,《高压并联电容器单台保护用 熔断器订货技术条件》等行业标准. 1.0.5本条明确了本规范与相关规范之间的关系.本规范为高压并联电容器装置设计和低压电容器柜选型与安装设计的统一专业技术 标准.除个别内容在本规范中强调而外,凡在国家现行的标准中己有规定的内容,本规范不再重复. 2术语,符号,代号 本规范为新编国家标准,为执行条文规定时正确理解特定的名词术语的含义,列入了一些术语,以便查阅.同时,将条文和附录中 计算公式采用的符号和图例中的代号纳入本章集中列出. 条文和附录中计算公式的符号按本专业的特点和通用性制订. 附录中图例的图形符号,是参照国家标准《电气技术中的文字符号制订通则》的规定和本专业的特点制订的. 3接入电网基本要求 3.0.1本条是高压并联电容器装置设计的总原则. 电容器是无功负荷的主要电源.无功荡的安排,应在电力系统有功规划的基础上,进行无功规划.原则上应使无功就地分区分层基 本平衡,按地区补偿无功负荷,就地补偿降压变压器的无功损耗,并应能随负荷(或电压)变化进行调整,避免经长距离线路或多级变 压器传送无功功率,以减少由于无功功率的传送而引起的电网有功损耗. 3.0.2本条是并联电容器装置总容量的确定原则. 对每个变电所来讲,原则上应配置一定的无功补偿容量,有的是感性,有的是容性,本规范主要针对容性无功补偿,变电所配置无 功补偿容量应根据无功规划,调相调压计算来决定.计算原则主要是按照《电力系统电压和无功电力技术导则》.导则规定,220kv 变电所的35,110kv母线允许电压偏差值2正常运行方式时为相应系统标称电压一3%,+7%.《全国供用电规则》规定了负荷的 功率因数.由高压供电的工业用户和装有带负荷调整电压装置的高压工业用户,功率因数为0.90以上. 据调查,220kv变电所中电容器安装容量占主变容量比例各地略有不同,电容器装设较多的东北和华北地区,比例为10%,20 %的占多数.华中电网,比例在20%以上占多数.上海-地区220kv变电所,装设的电容器的比例为10%,25%.西南地区,由于 超高压线路少,无功缺额较大,装设的电容器比例基本上在25%左右.因此,如没有进行调相调压计算,一般情况下,电容器容量可 按主变压器的容量的10%,30%确定,这与《电力系统电压和无功电力技术导则》中的规定也是相等的,这就是不具备,电压和无 功电力技术导则》中的规定也是相等的,这就是不具备,计算条件时估算电容器安装总容量的简便方法. 3.0.3变电所装设无功补偿电容器的总容量确定以后,通常将电容器分组安装,分组的主要原则是根据电压波动,负荷变化,谐波含 量等因素来确定.第3.0.2条包含了按系统电压和功率因数的要求确定电容器的总容量,分组容量投切时也能满足系统电压的要求. 因此,本条不规定电压波动范围. 各分组电容器投切时,不能发生谐振.谐振会导致电容器组产生严重过载,引起电容器产生异常声响和振动,外壳变形膨胀,甚至 因外壳爆裂而损坏.为了躲开谐振点,设计的电容器组在安装前,最好能测量系统原有谐波含量.分组电容器在各种容量组合时应能 躲开谐振点,初次投运时应逐组测量系统谐波分量变化,如有谐振现象产生,应采取对策消除. 分组容量在不同组合下投切,变压器各侧母线的任何一次谐波电压含量不应超过现行的国家 标准《电能质量-公用电网谐波》中的 谐波标准规定,标准中规定的谐波电压限值见表1.公用电网谐波电压限值(相电压)表1. 3.0.4高压并联电容器装置装设在主变压器的主要负荷侧,可以获得显著的无功补偿效果,降低变压器损耗,提高母线电压.一般2 20kv地区变电所的主要负荷在110kv侧,东北地区则在6kv侧.由于配套设备的原因,把电容器装在110kv电压等级尚不具备条 件,所以.在220kv变电所的三绕组变压器的低压侧安装电容器的情况比较多.目前,10kv电容器装置的配套设备较为齐全,已形成 了系列化,设备费也比较便宜,因此,大部分电容器组是装在10kv侧.110kv变电所的主要负荷侧通常在35kv侧,这种情况如把 电容器仍然装在10kv侧,则是不适当的.因此,当变电所的主要负荷在66kv及以下时,设备可以配套,应把无功补偿的电容器装 在主要负荷侧,以便提高经济效益. 3.0.5本条规定的目的是为了提高补偿效果,降低损耗,防止用户向电网倒送无功. 3.0.6低压无功补偿采取分散补偿的原则利于降低线损和获得显著的技术经济效益,所有低压电力用户均应遵守这一原则.为了满足 电网对无功补偿的要求,强调用户无功补偿的功率因数,应符合现行国家标准《全国供用电规则》的规定. 公用电网谐波电压限值(相电压)表1 4电气接线 4.1接线方式 4.1.1本条对高压并联电容器装置分组回路接入电网的三种方式及适用条件作了一般性规定.附录a中列出了三种接线方式图例. (1)部分220kv变电所采用三绕组变压器,低压侧只接所用变压器和电容器组,属第一种接线方式,即附录a中图a.0.1-1这 种接线方式比较常见. (2)一条母线上既接有供电线路,又接电容器组,在电业部门和用户的变电所,配电所中相当多采用这种接线方式,属第二种接线 方式,即附录a中图a.0.1-2. (3)由于母线短路电流大,电容器组又需要频繁投切,若分组回路采用能开断短路电流的断路器,则因该断路器价格较贵会使工程 造价提高,为了节约投资可设电容器专用母线.电容器总回路断路器要满足开断短路电流的要求,分组回路采用价格便宜的真空开关, 满足频繁投切要求而不考虑开断短路电流,即附录a中图a.0.1-3的方式,这种接线方式比较少见. 变电所中每台变压器均应配置一定容量的电容器以补偿无功,所以并联电容器装置不宜设置专用旁路,使接入一台变压器的并联电 容器装置能切换技入到另一台变压器下运行.否则,会造成电气接线复杂,增加工程造价,而并未带来经济效益. 4.1.2本条以两款分别规定了高压电容器组的接线方式和每相,及每个桥臂的接线方式. (1)据调查,国内运行的电容器组有两类接线:三角形类(单三角形,双三角形);星形类(单星形,双星形).在电业部门以单星形接 线最多,例如,截至1988年末东北电网局属变电所中有电容器346组,其中单星形接线259组,占74.9%,双星形接线11组, 还有76组是过去遗留下来的三角形接线.在工矿企业却大量存在三角形接线电容器组.当三角形接线电容器组发生电容器全击穿短 路时,即相当于相间短路,注入故障点的能量不仅有故障相健全电容器的涌放电流,还有其他两相电容器的涌放电流和系统的短路电 流.这些电流的能量远远超过电容器油箱的耐爆能量,因而油箱爆炸事故较多.全国各地发生了不少三角形接线电容器组的爆炸起火 事故,损失严重.而星形接线电容器组发生电容器全击穿短路时,故障电流受到健全相容抗的限制,来自系统的工频电流将大大降低, 最大不超过电容器组额定电流的三倍,并且没有其他两相电容器的涌放电流,只有来自同相的健全电容器的涌放电流,这是星形接线 电容器组油箱爆炸事故较低的重要原因之一.在操作过电压保护方面,三角形接线电容器组的避雷器的运行条件和保护效果,均不如 星形接线电容器组好.因此,国内比较一致的意见是舍弃三角形接线,采用单星形或双星形接线.1985年以后,电业部门执行统一 的部颁设计标准,新(扩)建电容器组均未采用三角形接线.工矿企业与民用部门,因受以前的影响和无统一标准,直到近期仍在设计 安装三角形电容器组,所以,制订全国统一的设计标准后应纠正这种状况,除个别特殊情况而外,均要采用星形接线方式. 根据我国目前的设备制造现状,电力系统和用户的并联电容器装置安装情况,电容器组安装的电压等级为66kv及以下,而66kv 及以下电网为非有效接地系统,所以星形接线电容器组中性点均不接地. 单星形接线与双星形接线比较,前者具有接线简单,布置清晰,串联电抗器接在中性点侧只需一台,没有发生对称故障(双星形的 同相两臂发生相同的故障,如同时发生一台电容器极间击穿)的可能.因此,本条第1款规定的实质是电容器组接线要先,考虑采用单 星形接线,其次再考虑采用双星形接线. (2)电容器组的每相或每个桥臂由多台电容器串并联组合连接时,工程中基本上都采用先并后串,由国外进口的成套设备也不例 外.采用先并后串方式时,当一台电容器出现击穿故障,故障电流由两部分组成:来自系统的工频故障电流;其余健全电容器的放电电 流,通过故障电容器的电流大,外熔丝能迅速熔断把故障电容器切除,电容器组可继续运行.如采用先串后并,当一台电容器击穿时, 因受到与之串联的健全电容器容抗的限制,故障电流就比前述情况小,外熔丝不能尽快熔断,故障延续时间长,与故障电容器串联的 健全电容器可能因长期过电压而损坏.而且,在电容器故障相同的情况下,先并后串方式的电容器过压小,利于安全运 4.1.3根据低压电容器的结构性能和实际应用情况,国内外低压电容器组主要采用三角形实际上三相产品的电容器内部接线就是三角 形,低压电容器不同于高压电容器出现事故的主要原因不是由于接线.因此,三角形接线对低压电容器组是正常接线方式. 4.2配套设备及其连接 4.2.1本条主要明确高压并联电容器装置通常应具备的配套设备.在一定条件下,有的设备是可以不装设的.例如,单组电容器又无 抑制谐波的要求,可不装设串联电抗器;当确认电容器组的操作过电压对电容器绝缘无害时, 可不装设操作过电压保护用避雷器;当 受到条件限制或运行单位接受检修挂接地线的方式时,接地开关也可不装设.高压电容器组与配套设备的接线图例,见附录a中图a. 0.2. 4.2.2.为了使低压并联电容器装置满足安全运行要求,配套元件应齐备.本条规定的目的在于让用户在低压电容器柜选型时,核对产 品的配套元件是否齐全.在一定条件下,有的元器件可不装设,如:当交流接触器或电容器本身具备限制涌流的功能时,可不另装设限 流线圈;装设谐波超值保护时可不装热继电器.低压电容器柜的一次接线图例,见附录a中图a.0.3. 4.2.3串联电抗器无论装在电容器组的电源侧或中性点侧,从限制合闸涌流和抑制谐波来说,作用都一样.但串接电抗器装在中性 点侧,正常运行串联电抗器承受的对地电压低,可不受短路电流的冲击,对动热稳定没有特殊要求,可减少事故,使运行更加安全, 而且,可采用普通电抗器产品,价格较低.东北地区某变电所曾发生过母线短路造成装在电源侧的串联电抗器油箱爆炸起火事故,其 他地方也有过类似事故,应引以为戒.因此,本条规定串联电抗器宜装于电容器组的中性点侧. 当需要把串联电抗器装在电源侧时,普通电抗器是不能满足要求的,应采用加强型电抗器,但这种产品是否满足安装点对设备的动 热稳定要求,也应经过校验.而且,加强型产品价格比普通型产品贵也是要考虑的.由此可见,串联电抗器装在电源侧运行条件苛刻, 对电抗器的技术要求高,甚至高强度的加强型电抗器也难于满足要求.因此,不能认为加强型产品就一定能用于电源侧,这一点应特 别注意. 在扩建工程中常遇到这种情况,原有的电容器组未配置串联电抗器,扩建的电容器组拟设置串联电抗器,设计时一定要进行谐波 计算,避免扩建电容器组投运后产生过度的谐波放大或谐振.以前曾有过此种教训,今后工程中应予以避免. 4.2.4本条规定强调喷逐式熔断器配置方式,应为每台电容器配一只.以前极少数工程曾采用过分组熔断器,即用一只熔断器保护几 台电容器,这种方式熔断电流的配合难于达到保护电容器的目的,所以禁止采用. 4.2.5电容器有两极,一端接电源侧,另一端接中性点侧.熔断器应该装在哪一侧合理,要分析具体情况,对10kv电容器组,电容 器的绝缘水平与电网一致,电容器安装时外壳直接接地,对单串联段电容器组熔断器,应装在电源侧.这是因为:保护电容器极间击穿, 熔断器装在电源侧或中性点侧作用都一样.但是,当发生套管闪络和极对壳击穿事故时,故障电流只流经电源侧,中性点侧无故障电 流,所以,装在中性点侧的熔断器对这类故障不起保护作用.另外,当中性点侧已发生一点接地(中性点连线较长的单星形或双星形电 容器组均有可能),这时若再发生电容器套管闪络或极对壳击穿事故,相当于两点接地,装在中性点侧的熔断器被短接而不起保护作用. 调查中发现,有少数工程可能是为了安装接线方便,把熔断器装在中性点侧,这种方式应予以纠正.对多段串联安装在绝缘框(台) 架上的电容器组,如把熔断器都装设在电容器的电源侧,对双排布置的电容器组产生巡视和更 换不方便;如熔断器都安装在每台电容 器的中性点侧,特殊故障也不能起保护作用.所以本条对熔断器的装设位置作的规定既考虑了保护效果又照顾到了运行与检修方便. 4.2.6电容器是储能元件,断电后两极之间的最高电压可达un(un为电容器额定电压有效值)最大储能为cun2,它不能靠自身的 高绝缘电阻放电至安全电压.电容器放电有两种方式:内部装放电电阻;外部装放电器.虽然有内放电电阻的电容器组,电容器脱离电 源后,也能在一定的时间里将剩余电压降到允许值.无内放电电阻的电容器组必须配置放电器,使电容器脱离电源后迅速将剩余电压 降低到安全值,从而起到避免合闸过电压,保障检修人员的安全和降低单相重击穿过电压的作用.因此,放电器是保障人身和设备安 全必不可少的一种配套设备. 目前,66kv电压用放电器尚无产品,采用有内放电电阻的电容器,放电时间能满足手动投切要求,不强求其装放电器.但要注意: 内放电电阻的放电速度较慢,电容器组停电后再次投入的间隔时间,要满足剩余电压降到低于0.1倍电容器额定电压及以下.35kv 及以下已有专用放电器的系列产品,工程设计时均应配置放电器. 4.2.7据调查,工程中采用的放电器接线有4种方式:v形,星形,星形中性点接地和放电器与电容器直接并联.目前在工程中用 得最多的是前两种.东北电力试验研究院对放电器接线方式进行了研究,星形电容器组,在同等条件下,断路器开断is后电容器上的 剩余电压值如表2所示. 放电器不同接线方式时的剩余电压(v)表2 从表2可以看出,放电器采用序号1和序号2两种接线方式效果好,虽然从剩余电压数值来看都一样,但两种接线方式有实质性的差 别:当两种接线方式的放电器,二次线圈都接成开口三角形,序号1的开口三角电压,能准确反映三相电容器的不平衡情况;序号2 的开口三角电压反映的是三相母线电压不平衡,不能用于电容器组的不平衡保护.所以,当放电器配合继电保护用时,应采用序号1 接线.序号3接线在断路器分闸时将产生过电压,可能导致断路器重击穿,东北地区某变电所技产试验中已测出了这种过电压(在断路 器无重击穿的情况下,对地过电压达2.4倍),其原因是l,c回路谐振所致.因此,序号3接线禁止采用.序号4接线放电效果差, 当放电回路断线则将造成其中一相电容器不能放电,虽然这种接线可以少用一相设备亦不宜采用. 应当强调:放电器回路要完整,不允许在放电回路中串接熔断器(单台电容器保护用熔断器不在此例)或开关,为了保证人身和设备 安全,不能因某种原因使放电回路断开而终止放电.条文中的直接并联,含义就在于此. 4.2.8根据东北电力试验研究院对三角形接线电容器组的放电器接线方式所作的测试研究,采用三角形接线和不接地星形接线放电效 果好.基于第4.2.7条相同原因,放电器件不能采用中性点接地的星形接线.v形接线虽然简单但放电效果差,且放电回路断线则造 成其中一相电容器不能放电,也不宜采用.据了解,少数低压电容器柜的放电回路中串接开关辅助接点,运行时断开,停电时接通, 发生过接点烧坏事故,不应采用这种做法. 4.2.9放电器往往不能将电容器上的残留电荷放泄殆尽,为确保检修人员人身安全要作检修接地.装设接地开关在检修时接地比临时 挂接地线方便,接地开关还可装设防止误操作的机械或电气连锁,提高安全可靠性,所以,本条推荐采用装接地开关方式. 需要说明,星形接线电容器组经长时间运行后中性点积有电荷,如仅在电源侧接地放电,中性点仍会具有一定电位对检修人员构成 威胁.某供电局曾发生一例这样的事故:并联电容器装置停电检修,在电容器组的电源侧己挂了接地线,检修人员认为已有了安全措 施,即开始进行检修工作,当手臂碰到中性点导体时发生了触电事故.为杜绝此类事故发生,检修工作进行前,短路接地放电应在电 源侧和中性点侧同时进行.因此,装设接地开关或挂接地线均不能遗漏中性点. 还有一点应注意,当外部熔断器熔断或电容器内部连接线断线,.在多段串联的电容器组内部个别脱离运行的电容器可能残留电荷f 为保证安全,在接触这些电容器之前也应对地短接放电. 4.2.10本条的三款内容是对电容器组操作过电压保护的设置和避雷器接线方式的原则性规定. (1)在国家标准《交流高压断路器的开合电容器组试验》中,对无重击穿断路器定义为:"按本标准规定进行电容器组开断试验时不 发生重击穿的断路器",换句话说就是,在试验条件下所作的一定次数的开断电容器组操作中,未发生重击穿现象,所试验的断路器就 可叫作 无重击穿断路器.但无重击穿断路器其重击穿几率极小,如小于万分之一.事实上绝对不重击穿的断路器是没有的.因为,运行条件 千变万化,过电压又随各种因素随机而产生,在电容器组运行中的无数次操作中性能很,好的开关也难免不发生重击穿.当然,发生 一次重击穿,同样由于各种因素的关系,过电压不一定达到最高值.电容器组每天的操作次数各工程是不一样的,对采用真空开关频 繁操作的电容器组要做到无重击穿是困难的.本条第1款规定未加严格限制,工程设计时针对不同情况,对电容器组的操作过电压保 护设置与否,可由具体情况而定. (2)电容器组的操作过电压有可能是: ?合闸过电压; ?非同期合闸过电压; ?合闸时触头弹跳过电压; ?分闸时电源侧有单相接地故障或无单相接地故障的单相重击穿过电压; ?分闸时两相重击穿过电压; ?断路器操作一次产生的多次重击穿过电压p; ?其他与操作电容器组有关的过电压. 从试验数据中可以看出,分闸操作时的过电压是主要的,其中分闸过电压又主要出现在单相重击穿时,两相重击穿和一次操作时发 生多次重击穿的几率均很少. 3,66kv为不接地系统,接于此系统中的电容器组的中性点均未接地.因此,在开断电容器组时如发生单相重击穿,电容器组的 电源侧(高压端)对地可能出现超过设备对地绝缘水平的过电压,如在电抗率k=0时的理论最大值为5.87倍相电压,而且,随k值增 大,过电压呈上升趋势;在电源侧有单相接地故障时产生的单相重击穿过电压远高于无接地情况.因此,对单相重击穿过电压应予以 限制.对于操作较为频繁的真空断路器,应考虑发生单相重击穿的可能性. 根据国内已作的试验研究,使用无间隙金属氧化物避雷器限制单相重击穿过电压时,避雷器接线方式可采用附录a中的图a.0.4- 1或图a.0.4-3.在运行中,曾多次发生相对地避雷器的爆炸事故.因此,武汉高压研究所和东北电力试验研究院都在自己的研究报 告中提出了中性点避雷器的保护,并建议以此替代传统的相对地保护方案.报告中分析认为,中性点避雷器有下列优点: ?正常运行时荷电率接近于0,负担轻松,仅在电源侧有单相接地故障的情况下荷电率较高.中性点避雷器长期在接近于0的电压 下运行,使避雷器电阻片可以得到自恢复,大大延缓避雷器的老化速度,从而减少避雷器的损坏事故,对电网和电容器组的安全运行 均为有利; ?使用的避雷器数量少,最经济; ?避雷器接在中性点,万一发生爆炸事故,不会形成相间短路事故,事故影响面小.但需指出,当电源侧有单相接地故障时开断电 容器组发生了单相重击穿,采用中性点避雷器保护方式尚难于达到绝缘配合要求,还需作进一步的试验研究,寻求解决办法.因此, 中性点避雷器的使用条件还要局限于不考虑电源侧有单相接地故障时的单相重击穿,或对运行条件加以限制:电源侧有单相接地故障时 不能作停运电容器组的操作.上述情况设计时应予以注意. (3)开断电容器组时断路器发生两相重击穿,则电容器极间过电压可达2.87倍及以上,超过了电容器的相应绝缘水平,应予以保 护.这种过电压保护的避雷器接线方式,可采用附录a中的图a.0.4-3或图a.0.4-4,但电抗率k为4.5%,6%时,需根据具体工 程的特定条件进行模拟计算研究确定. 还需指出,试验研究中的数据表明,电源侧有单相接地时的单相重击穿,对电容器的极间电压无影响;两相重击穿时的过电压也不受 单相接地的影响,这也是确定避雷器参数的依据之一. 5电器和导体的选择 5.1一般规定 5.1.1本条所列8款是并联电容器装置设计时设备选型应考虑的主要问.电网电压决定接入处的电容器的额定电压,运行工况则 关系到设备的参数,如:电容器投入容量与涌流和谐波放大倍率有关,涌流和谐波放大倍率又与电抗率有关;谐波水平是决定串联电 抗器参数和分组容量的条件;母线短路电流和电容器对短路电流的助增效应是校验设备的动热稳定的条件,特别是选择断路器的重要 条件;电容器组容量是选择单台电容器容量的依据之一.接线和保护存在互相配合的关系.电容器组投切方式不同对断路器的性能有 不同要求,采取自动投切装置进行频繁投切时,少油断路器就不能满足要求而需选真空开关,真空开关具有一定重击穿几率,则需考 虑用避雷器抑制操作过电压;环境条件是设备选择的重要依据,关系到外绝缘泄漏距离和产品的类别.例如,是否选用耐低温产品,湿 热带产品,高海拔产品;屋内布置可采用普通设备,屋外布置则需考虑环境的活秽等级;为了降低电容器安装框架高度,可能需要采 用横放式电容器.近几年制造行业制订了一些产品标准,如《离压并联电容器装置》,《低压并联电容器装置》,《集合式并联电容 器》及国家标准《并联电容器》等.电业部门为了选择设备参数也制订了一些行业标准,如《高压并联电容器技术条件》,《高压并 联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》,《串联电抗器订货技术条件》等也是设计的依据之一.如前所述,本条所列8款在设备 选型时,均应给予全面考虑. 5.1.2本条规定为高压并联电容器装置电器和导体的选择应满足的技术要求.为了保证安全运行,选用的电器和导体应满足运行电压, 长期允许电流,短路时的动热稳定及操作过程的特殊要求,操作过程的特殊要求包括:合闸预击穿,合闸涌流,分闸可能产生的重击穿 和由此而产生的过电压及其保护等. 根据成都科技大学进行的理论分析研究和浙江电力试验研究所在绍兴系统试验站所作的模拟试验,在电力系统中集中装设大容量的 并联电容器组,将会改变装设点的系统网络性质,电容器组对安装点的短路电流起着助增作用,而且助增作用随着电容器组的容量增 大和电容器性能的改进(如介质损耗减小,有效电阻降低),开关动作速度加快而增加.试验研究报告建议:在电容器总容量与安装地 点的短路容量之比不超过5%或10%(对应于电抗率k=5%,6%,不超过5%;k=12%,13%,不超过10%),助增作用相对 较小,可不考虑.按本规范要求安装的电容器总容量与短路容量之比一般不超过5%,个别例外情况需考虑助增影响时,可参照《导 体和电器选择设计技术规定》附件第七节中的计算方法予以考虑,即按常规方法计算的短路电流值再乘上助增校正系数(助增有效值校 正系数,助增冲击校正系数),即可得到考虑助增影响后的短路电流值. 5.1.3本条规定的主要依据是:电容器组的容量偏差不超过+10%,电容器长期过电压不超过1.1倍额定电压,电容器组过负荷保护 的电流整定值不超过额定电流的1.35倍.如并联电容器装置装设串联电抗器,正常工况回路工作电流将小于电容器组的额定电流计 算值,即使在谐波和过电压的共同作用下,回路电流一般不超过1.35倍电容器组额定电流,否则过负荷保护将动作跳闸,所以取1. 35倍电容器组额定电流作为选择回路设备和导体的条件是安全的也是合理的. 5.1.4高压并联电容器装置是变电所的一个组成部分,保证其安全运行对电网十分重要.因此,强调其外绝缘配合应与同级电压的其 他电气设备相一致. 5.1.5目前,工程中采用制造厂生产的高压并联电容器成套装置已经很多,因为采用成套装置简化了工程设计,同时给安装也带来了 方便,所以有继续发展的趋势.低压并联电容器装置基本上都是采用工厂生产的低压电容器柜.因此,在采用高低压并联电容器成套 装置时,应考核其整体性能是否符合工程设计标准和产品标准的规定.事实上存在这种情况, 组成成套装置的所有设备或元件检验都 合格,但装配的成套装置不合格,不满足使用要求,这种成套装置不能选用.高压并联电容器成套装置应有灵活的组合结构,使其运 输时可化整为零,设备到施工现场又要容易组装成套保持其整体性,这就是本条规定的目的. 5.2电容器 5.2.1本条明确了电容器选型的主要原则.包括对电容器型式,适应环境条件,介质和套管型式提出的要求. 电容器的型式选择应符合产品标准,技术先进,适应国情的总原则.至于选用常规的单台电容器或是集合式电容器以及容量超过5 00kvar的大容量电容器组成电容器组,可根据工程具体条件进行技术经济比较确定,本条不作限制性规定.需要说明,这几种类型的 产品各有优点,同时也存在不足,例如:单台电容器容量组合灵活,更换故障电容器方便,工程中用得最多的是这种,但特殊环境可能 需建电容器室采用屋内安装,台数越多维护工作量越大;集合式电容器和大容量箱式电容器,在屋外安装占地少,安装设计简单,施 工方便,但这种电容器的场强取得较低,油箱内装有大量的绝缘油,所以消耗原材料多,经济性不如单台电容器,一旦出现故障,整 台停运,现场不能更换箱体内的故障电容器,如返厂修理停运时间长.上述情况选型时应予综合考虑. 第2款是环境条件对电容器的选型要求,是必要条件,应予以满足,达不到要求将影响电容器组的安全运行. 第3,4款不是限制性条件,也要尽量满足.屋内安装的电容器组采用难燃介质的电容器是为了减少火灾事故及其影响范围. 安 装在绝缘框(台)架上的电容器,电容器的外壳对地绝缘由支承框(台)架的支柱绝缘子承担,外壳有条件作为电容器的一极,这样有 两个优点:电容器内部极对壳材料可省去,外壳作为一个接线端,另一极用套管引出,电容器的渗漏油往往出现在瓷套管与油箱铁板的 连接处,所以,少一个套管也就少一个渗漏油部位,既降低了造价又提高了可靠性,因此,设计时要优先考虑这种产品. 5.2.2本条明确了电容器额定电压选择的主要原则.额定电压是电容器的重要参数,在并联电容器装置设计中正确地选择电容器的额 定电压十分重要.众所周知,电容器的输出容量与其运行电压的平方成正比(即q=ωcu2),电容器运行在额定电压下则输出额定容量, 运行电压低于额定电压则达不到额定输出,因此,电容器的额定电压,取过大的安全裕度就会出现过大的容量亏损.运行电压高于额 定电压,如超过1.1倍,将造成不允许的过负荷,而且电容器内部介质将产生局部放电,局部放电对绝缘介质的危害极大.由于电子 和离子直接撞击介质,固体和液体介质就会分解产生臭氧和氮的氧化物等气体,使介质受到化学腐蚀,并使介损增大,局部过热,并 可能发展成绝缘击穿.为了使电容器的额定电压选择合理,达到经济和安全运行的目的,在分析电容器端子上的预期电压时,下面几 种情况应予以考虑: (1)并联电容器装置接入电网后引起电网电压升高; (2)谐波引起的电网电压升高; (3)装设串联电抗器引起电容器端电压升高; (4)相间和串联段间的容差,将形成电压分配不均,使部分电容器电压升高; (5)轻负荷引起电网电压升高. 并联电容器装置接入电网后引起的母线电压升高值可按下式计算: (1) 式中δus--母线电压升高值(kv); uso--并联电容器装置投入前的母线电压(kv); q一一母线上所有运行的电容器容量(mvar); sd--母线短路容量(mva). 电容器额定电压可先由公式求出计算值再从产品标准系列中选取,计算公式如下: (2) 式中ucn一一单台电容器额定电压(kv); usn一一电容器接入点电网标称电压(kv); s--电容器组每相的串联段数; k一一电抗率. 上述计算式中系数1.05的取值依据是电网最高运行电压一般不超过标称电压的1.07倍,最高为1.1倍,运行平均电压约为电网 标称电压的1.05倍.将具体工程选取的电抗率k值和串联段数s值代入式(2)中,可先算出电容器额定电压的计算值,然后,从电 容器额定电压的标准系列中即可选取靠近计算值的额定电压. 5.2.3电气设备的绝缘水平选择是设计的最基本原则之一,电容器的绝缘水平选择应遵守这一通用原则,同时,所选取的电容器绝缘 水平应与同电压等级的其他设备相适应,以符合电网对电气设备绝缘水平的要求. 5.2.4并联电容器的iec标准和我国的现行国家标准中对电容器的过电压和过电流能为,如工频过电压,操作过电压,工频加谐波过 电压,过渡过电流和稳态过电流等均有相应规定,电容器组设计应遵守这些规定,预期过电压和过电流将超过上述标准规定时,应采 取相应的设计措施防止,以保证电容器组的安全运行. 5.2.5对本条规定作以下说明:选择高压电容器单台容量,首先要考虑电容器组容量,随着电容器组容量增大,单台电容器容量也要 相应加大,如,5000kvar以下的中小型电容器组,单台电容器宜选50kvar或100kvar,大型电容器组则宜考虑选用200kvar或3 34kvar.高压电容器额定容量优先值为50,100,200,334kvar,无特殊情况,不宜采用非标准产品. 5.2.6自愈式低压电容器取代油纸型低压电容器,是产品发展的趋势,因为,自愈式低压电容器具有:故障击穿时故障电流使金属层 蒸发,介质迅速恢复绝缘性能,即所谓自愈性;它体积小,重量轻,损耗低,温升低,可做到无油不燃,避免火灾危险.自愈式电容 器内部有的配有保护装置,当元件永久性击穿时可自动断路.由于它有诸多优点,所以,国内外都用它取代了油纸介质低压电容器. 《自愈式低压并联电容器》gb12747-91等效采用了国际标准iec8314(1988)第一部分和iec8314(1988)第二部分内容. 5.3断路器 5.3.1本条规定是对高压并联电容器装置用断路器的特殊要求,该断路器尚应符合一般断路器的技术条件. 并联电容器装置回路,具有独特的电路特性,某些断路器合闸产生的弹跳和分闸重击穿都将导致产生过电压,过电压是损坏电容器 的重要原因,所以,选择断路器必须慎重.第1款规定的断路器合闸弹跳时间不大于2ms的根据是断路器标准.合闸预击穿时间是根 据电力科学研究院的研究报告.报告中指出,少油断路器合闸过程的过长预击穿将导致开关触头损坏甚至发生灭弧室爆炸.少油断路 器灭弧室承受的压力不得超过70,80大气压(atm),国内外都这样规定,超过这个压力则可能出问题.10kv少油断路器合闸速度约 3.5m/s,每10ms的行距离3.5cm.合闸预击穿试验结果如表3 预击穿试验结果表3 由表3可见,10kv少油断路器合闸预击穿时间不超过3.5ms,则灭弧室压力将在允许范围. 上述研究报告还指出,并联电容器装置与对外供电线路前接一条母线时,线路断路器投切将受电容器组的影响,而它产生的过电压又 将危害电容器的安全运行,所以,与电容器同接在一条母线上的供电线路的断路器也应符合本条规定. 第2款要求断路器开断电容器组时不应重击穿,按现行国家标准《交流高压断路器的开合电容器组试验》无重击穿断路器是这样定义 的:"按本标准规定进行电容器组开断试验时不发生重击穿的断路器",值得注意的是上述定义指在试验条件下,即是说无重击穿断路器 不是绝对的而是相对的,这种断路器在长期运行条件下仍有可能发生重击穿,但几率较小. 第3,4款也是对电容器组回路断路器的特殊要求,在断路器选型时应予以考虑. 总结近几年对此类断路器所作的试验及运行经验,提出以下选型意见供工程设计考虑. 6,10kv屋内电容器组,日投切次数不超过三次,可选用少油断路器;10kv屋外电容器组,每日投切次数较多时,可选用dw11 型多油断路器在屋外安装;10kv投切频繁的电容器组,可选用经过"老炼"重击穿几率小的真空开关,但须设置操作过电压保护;经对 sf6断路器投切35kv,66kv电容器组进行试验,无重击穿现象发生,建议今后在工程中采用. 5.3.2本条为选择并联电容器装置总回路断路器的一个重要条件.当分组回路短路而断路器拒动或母线短路时,总回路断路器应承担 切除母线上全部运行的电容器组并开断短路.对分组回路断路器可以要求其开断短路电流,亦可只要求投切电容器组不承担开断短路 电流,条文中的"条件允许时",则是指的后一种情况.这时可采用价格便宜的开关设备,如真空开关.在能够降低工程造价的条件下, 可以采用这种配置方案,并达到总断路器和分组回路的断路器各司其责的目的. 5.3.3低压并联电容器柜的重要配套元件是投切开关,若其不满足技术要求,将影响低压无功补偿的安全持续运行.开关的接通和分 断能力及短路强度等参数十分重要,选择低压电容器柜时,应核对开关参数是否符合装设点的电网条件.与高压断路器一样,切除电 容器时投切开关如发生重击穿也将产生过电压危害电容器的安全运行.低压电容器投切比较频繁,开关必须经久耐用.本条规定是从 设备使用要求提出的,设备选型时应遵循. 5.4熔断器 5.4.1目前国内单台电容器保护用熔断器,基本上是用喷逐式熔断器.因为它具有动作迅速,尺寸小,重量轻,结构比较简单,价格 比限流式熔断器便宜等优点.事实上,国外也是用喷逐式熔断器,限流式熔断器仅用在故障电流大而喷逐式熔断器不能满足开断要求 的特殊场合.喷逐式熔断器在一般情况下,可满足不接地星形电容器组开断故障电流的要求,即使个别情况故障电流大于喷逐式熔断 器的开断电流,设计时需采取措施,如:在接线上设法减少电容器的并联台数,仍可使开断电流满足工程需要,所以,本条推荐采用喷 逐式熔断器.开断至关重要;为了达到熔丝正确动作,所选熔丝的时间-电流特性曲线的分散性应符合有关标准的规定. 5.4.4本条为熔断器选择的基本要求.可归纳为下列两点: (1)选用的熔断器参数和性能应符合现行标准的要求,其中开断性能,熔断特性,抗涌流能力,机械性能和电气寿命是最重要的 考核内容,均应满足,厂家应有试验报告. (2)选用的熔断器应能满足安装点的特定条件:电容器的并联容量和电容器的额定电压.熔断器应能耐受并开断来自并联的电容器 的放电能量,其值应不低于被保护电容器的耐受爆破能量.同一电压等级的电容器额定电压有几个规格.熔断器的额定电压不得低于 被保护在的谐波不可忽视时,则应考虑利用串联电抗器的电容器的额定电压. 5.5串联电抗器 5.5.1本条规定为串联电抗器选型原则.根据技术经济比较结果确定选用设备是一个基本原则.各工程均有其自身的特点和对设备的 不同要求,干式空心电抗器和油浸式铁心电抗器具有不同特点:干式空心电抗器无油,噪音小,磁化特性好,机械强度高;油浸式铁 心电抗器与同容量的干式空,心电抗器相比损耗小,价格便宜,安装简单,占地少.因此,要进行综合比较确定选用干式空心电抗器 或油浸式铁心电抗器. 5.5.2串联电抗器的主要作用是抑制谐波和限制涌流,电抗率是串联电抗器的重要参数,电抗率大小直接影响着它的作用.选用电抗 率就要根据它的作用来确定. 当电网中谐波含量甚少,装设串联电抗器的目的仅为限制电容器组追加投入时的涌流,电抗率可选得比较小,一般为0.1%,1%, 在计及回路连接电感(可按1μh/m考虑)影响后,可将合闸涌流限制到允许范围.在电抗率选取时可根据回路连线的长短确定靠近上限 或下限. 当电网中存谐波含量甚少,装设串联电抗器的目的仅为限制电容器组追加投入时的涌流,电抗率可选得比较小,一般为0.1%,1 %,在计及回路连接电感(可按1μh/m考虑)影响后,可将合闸涌流限制到允许范围.在电抗率选取时可根据回路连线的长短确定靠 近上限或下限. 当电网中存在的谐波不可忽视时,则应考虑利用串联电抗器抑制谐波.为了确定合理的电抗率,应查明电网中背景谐波含量,以便 对症下药.电网中通常存在一个或两个主谐波,且多为低次数谐波.为了达到抑制谐波的目的,电抗率配置应使电容器接入处综合谐 波阻抗呈感性.通常电抗率应这样配置: (1)当电网背景谐波为5次及以上时,可配置电抗率4.5%,6%.因为6%的电抗器有明显的放大 三次谐波作用,因此,在抑 制5次及以上谐波,同时又要兼顾减小对3次谐波的放大,电抗率可选用4.5%. (2)当电网背景谐波为3次及以上时,电抗率配置有两种方案:全部配12%电抗率;或采用4.5%,6%与12%两种电抗率进行 组合.采用两种电抗率进行组合的条件是电容器组数较多,为了节省投资和减小电抗器消耗的容性无功. 应当说明:在一个变电所中,可按上述方式配置电抗率.当涉及到一个局部电网的谐波控制时,从技术经济上优化电抗率配置,是 一个复杂的系统工程,今后将列项进行专题研究.装设串联电抗器后将产生谐波放大,例如,装设小电抗会放大5次7次谐波,装设 电抗率为4.5%,6%的电抗器又会放大3次谐波.由于谐波计算没有统一意见,难于在本规范中作相应规定,为了对谐波放大作粗 略计算,可参照目前国内的一些谐波专题研究中推荐的公式计算,以便对设计作出估计,但最终仍然需要在工程投运时作调试. 5.5.3单组电容器投入,合闸涌流通常不大,当电容器组接入处的母线短路容量不超过电容器组容量的80倍时,单组电容器的合闸 涌流不超过10倍.电容器组追加投入时涌流倍数较大,组数多时最后一组投入的涌流最大.高频率高幅值涌流对开关触头和设备绝 缘会造成损害.根据国内多年的运行经验,20倍涌流未见对回路设备造成损坏,这是一个经验数值不是科学试验值,目前大家接受这 样一个限值,所以建议按比考虑. 5.5.4串联电抗器的额定电压应与接入处电网标称电压相配合,应注意本设备的额定电压与额定端电压是两个不同的参数,额定电压 是指设备适用的电压等级,而额定端电压是指电抗器一相绕组两端设计时采用的工频电压有效值,它与电抗率大小有关. 串联电抗器在地面安装和在绝缘台架上安装二者的设备绝缘水平是不一样的.干式空心电抗器均为由支柱绝缘子支承的地面安装方 式;油浸式铁心电抗器则有油箱直接放在地面基础上和安装在绝缘平台上两种方式,如,35kv油浸式电抗器,地面安装时,工频1m in耐压为85kv(有效值),冲击耐受电压为200kv(峰值);在绝缘台架上安装时,工频1min耐压为35kv(有效值),冲击耐 受电压为134kv(峰值).设备选型时应予以注意. 5.5.5串联电抗器与电容器组是串联连接,电容器组存在着工频过电流工况,这将加重电抗器运行时的负担.事实上在电容器组过电 流工况下,一些电抗器曾出现过热引起的故障,为确保运行安全,对所选产品的过电流能力应作为一个重要考核内容. 5.5.6总回路装设的限流电抗器实际上加大了回路电感,当分组回路的电感较大时,限流电抗器电感的影响相对较小,甚至可以忽略, 而分组回路装小电抗或不装电抗器时,则需考虑限流电感的影响,忽略它可能会造成较大的误差使分组回路的电抗率失准.限流电抗 器流过电容电流时将引起电压升高,可根据其电感参数予以考虑. 5.6放电器 5.6.1双套管电压互感器即是中性点全绝缘产品,这种产品可以满足放电器的接线规定.而单套管电压互感器套管端接线路,另一端 接地可构成中性点接地的星形连接,把它接入电容器组作放电器使用时,并联电容器装置分闸时会导致谐振过电压产生,工程投产试 验中已测到了这种过电压.因此,即使采用了单套管电压互感器,中性点也严禁接地.当采用电压互感器作放电器使用时,为确保安 全在设备选型时应对放电时间,剩余电压,放电容量等作校验. 5.6.2为满足绝缘配合要求放电器的绝缘水平应与电网相配合.根据对放电器的接线方式所作的规定,放电器与电容器组是并联连接, 二者承受相同的工作电压和同样的运行工况.所以,放电器的额定端电压应与电容器组的额定电压配合. 5.6.3本条是对放电器的放电性能的要求. 用于自动投切电容器组的放电器,能满足快速放电要求,将其用在手动投切的电容器组中更没有问题,为减少产品型号(因价格上 无太大的差异),没有必要再生产一种适用于手动投切电容器组的放电速度相对较慢的放电器.手动投切的电容器组,通常不在很短的 时间间隔内进行投切操作,它对放电器的放电时间和剩余电压要求是从检修工作安全考虑的.而自动投切的电容器组必须满足电容器 组再次合闸前剩余电压小于0.1倍电容器组额定电压.3,66kv电容器组在剩余电压为50v时合闸是安全的,电容器组的投切时间 间隔一般不小于5s,所以,本条规定的放电器的放电时间可满足自动投切或手动投切两种方式需要. 5.6.4单星形接线电容器组采用开口三角电压保护或相电压差动保护,选用带有二次线圈的放电器,抽取二次电压用于电容器组保护 或测量不平衡电压,应按继电保护要求校验二次线圈容量是否满足保护设计对二次负荷的要求.同时,电压变比误差根据继电保护设 计有关规定应不超过土1%. 5.7避雷器 5.7.1本条为电容器组操作过电压保护用避雷器的选型规定. 由于无间隙金属氧化物避雷器的性能优于有间隙的碳化硅避雷器,这种避雷器已在国内外各级电压的过电压保护中获得广泛应用. 我国在用避雷器限制电容器组操作过电时,也是用无间隙金属氧化物避雷器.而且,在避雷器产品标准和过电压保护标准中也有相应 规定,故避雷器选型应遵循本条规定. 5.7.2本条指明与电容器组并联连接的避雷器,与串联电抗器并联连接的避雷器和中性点避雷器的参数选择要由模拟计算来确定.如 第4.2.10条条文说明中所述,传统的相对地避雷器不能保护电容器的极间绝缘,而且由于多种因素影响,相对地避雷器在运行中多 次发生事故.因此,大专院校和科研单位,配合制订标准,对使用避雷器抑制电容器组操作过电压进行了研究,力图找到既安全又可 靠的避雷器接线方式,想突破传统方式的局限性,专家们有了一些共识,但也有分歧.在接线方式上有较多的共同点,已在条文和附 录中的图例作了相应的规定.由于这种新型避雷器的参数确定涉及多种因素,目前的计算研究的数据又不一致,对问题的的认识又有 差异,因此,4只避雷器的配置方式,在理论分析上效果好值得推广,但是还没有大家认可的参数选择计算法,所以,如果要在工程 中采用3这种接线,应根据具体工程条件,进行模拟计算确定参数.如无条件进行模拟计算时,可根据当地的运行经验按惯用的办法 处理. 应当说明,电容器组的操作过电压保护与工程设计密切相关,针对性强,是迫切需要解决的一项应用课题,将列项作进一步的工作, 争取尽早得出大家认可的结论,届时将提出避雷器参数选择的补充规定. 5.8导体及其他 5.8.1本条是根据电容器产品标准中对其允许的稳态过电流值规定的.考虑谐波和高至1.1倍电容器额定电压的共同作用,电容器 的稳态过电流可达其额定电流的1.3倍,对具有10%正偏差的电容器,过电流可达1.43倍.本条所指的连线通常截面较小,为增加 可靠性并与有关行业标准协调一致,故规定按不小于1.5倍电容器额定电流选择导线截面. 5.8.2汇流母线和均压线中通过的工作电流不会超过分组回路的最大工作电流,按本条规定选择这两种导线可保证安全,同时能达到 与分组回路导线三者一致,减少导线规格,便于安装. 5.8.3正常情况下,双星形电容器组的中性线和桥形接线电容器组的桥连接线中通过的电流很小,这个电流是由安装时的容差造成的. 当故障电容器被外熔断器切除后,容差增大,不平衡电流增加,按最严重情况计算,最大稳态不平衡电流将不超过电容器组额定电流, 故按本条规定选择的连接线能满足安全要求. 5.8.4导体的动热稳定是满足安全运行的必要条件之一.按照允许电流选出的导体虽已满足了回路载流要求,对一些小截面导体来说, 可能未满足动热稳定要求,应以此作为限制条件,因此,导体的允许电流和动热稳定是导体选择的两个必要条件. 5.8.5选择和校验支柱绝缘子的重要技术条件是电压等级,泄漏距离,机械强度,本条予以强调.多层布置的电容器组的绝缘框架, 为加强底层支柱绝缘子的强度,工程中通常采用增加绝缘子数量和选高一级电压的产品两种方式. 5.8.6本条针对单星形接线和双星形接线的电容器组,采用电流不平衡保护,如:桥式差流保护和中性点不平衡电流保护,选择电流 互感器提出的4项要求.这4项要求是根据iec标准《并联电容器和并联电容器组的保护导则》中的要求并结合我国的实际情况提出 的,其中电流互感器的准确等级可选10p级.为了使电流互感器不致因短路电流和高频涌放电流冲击而损坏,iec标准要求在电流互 感器的一次侧加间隙或避雷器.我国采取的措施有:在电流互感器的一,二次侧同时装设低压避雷器;有的只在一次侧装低压避雷器; 还有采用加强电流互感器的匝间绝缘来提高抗冲击能力,北京互感器厂曾生产过这种专用电流互感器在华北地区使用. 5.8.7本条是针对单星形接线电容器组采用不平衡电压保护,如:开口三角电压保护和相电压差动保护,选择电压互感器时提出的4 项要求.这4项要求也是根据iec标准《并联电容器和并联电容器组保护导则》中的要求并结合我国的实际情况提出的,其中电压互 感器的准确等级可选0.5级.单星形电容器组采用开口三角电压保护和电压差动保护时,可采用专用放电器.作电压差动保护的放电 器的一次侧有中间抽头,用三个套管引出,和一次侧的两段电压相对应的有两个二次电压线圈,可抽取差电压,国内研制的这种产品, 已在很多工程中使用. 6保护装置和投切装置 6.1保护装置 6.1.1目前国内高压并联电容器装置中对电容器内部故障采用的保护方式,以外熔丝为最多,在我国大部分地区采用;其次为外熔丝 加继电保护两者均为主保护,当电容器内部故障时,外熔丝和继电保护无论哪一种先动作均可,以两道保护来防止电容器爆裂,这种 方式在华北地区采用;以内熔丝作电容器内部故障护主要用在进口电容器组和有内熔丝的集合式并联电容器;电容器有内熔丝又装设 外部熔断器的在工程中极少用. 6.1.2电容器发生故障以后,将引起电容器组内部相应两部分之间的电容不平衡,利用这个特性可以构成各种保护方式.本条所列的 4种保护方式是工程中采用最多,保护效果较好的方式,其基本原理是利用电容器组内部某两部分之间的电容量之差,形成的电流差 或电压差构成的保护,故称为不平衡保护,又可分为不平衡电流和不平衡电压两种类型. 电容器的iec标准和我国的国家标准规定,电容器长期运行的工频过电压不超过1.10倍额定电压.根据这一点,本条规定,故障 引起电容器端电压超过允许值时,保护应带时限将整组电容器断开.采用单台熔丝和继电保护配合对电容器进行保护是常用的一种保 护方式.但是,有的地区的某些电容器组未装设外熔丝,而是采用内熔丝保护或者内外熔丝均没有,这种电容器组的不平衡保护应按 电容器内部元件过电压允许值整定.电容器元件的过电压允许值目前国内尚未作统一规定,设计需要时,应请制造厂提供. 6.1.2.1开口三角电压保护:将放电器一次侧与单星形接线的每相电容器并联,放电器的二次线圈接成开口三角形,在三角形连接的 开口处接一只低整定值的电压继电器即构成开口三角电压保护.这种保护方式的优点是不受系统接地故障和系统电压不平衡的影响, 也不受三次谐波的影响,灵敏度高,安装简单,是国内中小容量电容器组常用的一种保护方式. 6.1.2.2电压差动保护:电容器组每相由两个电压相等的串联段组成(特殊情况两个串联段的电压可以不相等),放电器的两个一次线 圈电压相等(放电器的端电压应与电容器的两段电压相配合,可以不相等)并与电容器的两段分别并联连接,放电器的两个二次线圈按 差电压接线并连接到电压继电器上即构成了电压差动保护.这种保护方式不受系统接地故障或电压不平衡的影响,动作也较灵敏,根 据断电器的动作指示可以判断出故障相别.缺点是使用的设备比较复杂,特殊情况还要加电压放大回路.当同相两个串联段中的电容 器发生相同故障时,保护拒动. 6.1.2.3桥式差动电流保护:当电容器组每相的串联段数为双数并可分成两个支路时,在其中部桥接一台电流互感器,即构成桥式差 电流保护接线.这种保护己在东北地区的66kv电网中采用.由于保护是分相设置的,根据动作指示可以及时判断出故障相别,这种 保护的缺点是当桥的两臂电容器发生相同故障时,保护将拒动. 6.1.2.4双星形中性点不平衡电流保护:将一组电容器分成容量相等的两个星形电容器组(特殊情况两个星形电容器组的容量也可不 相等),在两个中性点间装设小变比的电流互感器,即构成双星形中性点不平衡电流保护接线.这种保护在华北,华东地区应用很广泛, 并有成功的经验,其缺点是要将两个星形的电容器组调平衡较麻烦,且在同相两支路的电容器发生相同故障时,中性点间的不平衡电 流为零或很小,保护不动作. 上述4种保护方式均可检测单台电容器故障.因此,可用来作为单台电容器内部故障保护,其保护整定值确定的原则是按故障电容 器内部正常元件承受的过电压不超过允许值. 6.1.3本条规定高压并联电容器装置外部引线和配套设备的短路故障可装设带有短延时的速断保护和过电流保护,动作于跳闸. 在由总断路器与分组断路器控制多组分别投切的电容器组时,该短路保护也可装在总回路上.保护可配置两段式,第一段为短时限 的速断保护,第二段为过流保护,与分组过流保护相配合.当串联电抗器设置在电源侧时,分组回路保护跳开本回路断路器,电抗器 前短路时应跳开总断路器(分组断路器不满足切断短路电流要求时).当电抗器设置在中性点侧时,短路故障均应跳开总断路器. 6.1.4在电力系统中,并联电容器常常受到谐波的影响,特殊情况可能发生谐振现象,产生很大的谐振电流.谐振电流将使电容器过 负荷,振动和发出异音,使串联电抗器过热,甚至烧损.考虑到由于谐波而导致的电容器过负荷,故本条规定宜装设过负荷保护. 6.1.5本条规定的目的是为了避免电容器在工频过电压下运行发生绝缘损坏.电容器有较大的承受过电压能力,我国标准规定,电容 器允许在1.1倍额定电压下长期运行;在1.15倍额定电压运行30mi;在1.2倍额定电压运行5min;在1.3倍额定电压运行1mi n.原则上过电压保护可以按标准规定整定,但是电网电压很少达到以上数值,为安全起见,实际整定值选得比较保守.例如在1.1 倍额定电压时动作信号,在1.2倍额定电压时经5,10s动作跳闸,延时跳闸的目的是避免瞬时电压波动引起的误动. 过电压保护的电压继电器有两种接法,一是接于专用放电器或放电电压互感器的二次侧;另一种是接于母线电压互感器,这种方式 应经由电容器装置的断路器或隔离开关的接点闭锁,以使电容器装置断开电源后,保护能自动返回,过电压继电器应选用返回系数较 高(0.98以上)的晶体管继电器.当设置有按电压自动投切的装置时,可不另设过电压保护,当由自动投切转换为手动投切时应保留过 电压跳闸功能. 当变电所只有一组电容器时,过电压保护动作后应将电容器组的开关跳闸.如有两组以上电容器时,可以动作信号或每次只切除一 组电容器,当电压降至允许值即停止切除电容器组(用手动或自动). 6.1.6并联电容器装置设置失压保护的目的在于防止所连接的母线失压对电容器产生的危害.从电容器本身的特点来看,运行中的电 容器如果失去电压,电容器本身并不会损坏.但运行中的电容器突然失压可能产生以下危害: (1)电容器装置失压后立即复电(有电源的线路自动重合闸)将造成电容器带电荷合闸,以致电 容器因过电压而损坏. (2)变电所失电后复电,可能造成变压器带电容器合闸,变压器与电容器合闸涌流及过电压将使它们受到损害. (3)失电后的复电可能造成因无负荷而使电压过高,这也可能引起电容器过电压. 所以,本条规定了电容器应设置失压保护,该保护的整定值既要保证在失压后,电容器尚有残压时能可靠动作,又要防止在系统瞬 间电压下降时误动作.一般电压继电器的动作值可整定为50%,60%电网标称电压,略带时限跳闸. 在时限上一般应考虑下列因素: (1)同级母线上的其他出线故障时在故障切除前一般不宜先跳闸; (2)当备用电源自动投切装置动作时,在自投装置合上电源前应先跳闸; (3)电源线失电重合时在重合闸前应先跳闸. 6.1.7本条是根据目前运行单位反映的意见和要求作出的规定.油浸式铁心串联电抗器虽类似于油浸变压器,却没有设置瓦斯保护, 无法反应内部故障,已出事故多起,运行单位多次提出建议,油浸式铁心串联电抗器需设置瓦斯保护.多大容量的串联电抗器需设置 瓦斯保护 如果参照变压器,则只有大容量电容器组的串联电抗器才够条件,这显然不合适.经与多方研讨,本规范建议0.18mva及 以上的油浸式铁心串联电抗器设置瓦斯保护,设计需要时可向制造厂提出要求. 6.1.8本条规定的目的在于指导用户选择低压电容器柜时考虑该产品保护是否齐全.其中短路保护,过电压保护和失压保护是应具备 的基本保护.谐波电流进入电容器将造成电容器过电压和过负荷,对电容器有不利影响,是造成电容器损坏的原因之一.因此,低压 供电网有谐波时,宜设置谐波超值保护.谐波超值保护其限值按0.69倍电容器额定电流考虑,则电容器最大电流不会超过1.30倍电 容器额定电流,这时就可不增加过电流保护器件.当未装设谐波超值保护时应有过电流保护器件. 6.2投切装置 6.2.1变电所中的并联电容器装置采用自动投切,可以使输出的无功容量自动适应负荷变化的需要,而且减轻运行人员繁重的手动操 作劳动,国外己大量采用,但是根据我国国情和现有设备情况,按装置在电网中的作用,设备情况和运行经验,本条提出了四种情况 供分别选用不同的投切方式. 各电网运行经验,按电力负荷功率因数的变化控制投切电容器组,使用户的功率因数保持在规定的数值范围内,这是电力用户广泛 采用的控制方式. 按电压单控电容器组,曾在华北和华东等地区110kv及以上变电所集中装设的大容量并联电容器装置多数采用这种控制方式.如 北京南苑变电所.对一般降压变电所10kv电容器装置,尚有采用按固定电压投切的可能,而对35kv及电网中枢点的大容量电容器 装置,按固定电压投切,不能满足电压控制要求. 按单一的电压控制,实现不了电容器装置的最佳运行状态,必须加设负荷电流或分时控制(当运行方式固定时)条件,以使其充分发 挥经济效益. 当变压器采用了有载调节分接头装置时,一般应以调压变压器作为主要调压手段. 按无功功率,电压,时间三因素综合控制电容器装置和有载调压变压器的自动投切装置己在不少变电所投入运行,使变电所的无功 和电压的调节手段更趋完善. 6.2.2本条规定的目的是使用户选择低压电容器柜时考查设备的功能.为充分发挥低压无功补偿的经济效益并且在低谷负荷时不向电 网倒送无功,避免电网无功过剩而造成不利影响.按电业部门的要求强调应有自动投切的切能.自投的控制量应根据负荷性质选择. 负荷变化大,电压不稳定,则可考虑按负荷,电压和功率因数进行综合控制,如负荷和电压平稳随时间有规律变化,则可只用时间作 控制量,因此,控制量的选择要根据用户的具体情况. 6.2.3本条规定是对自动投切装置的功能要求,是防止保护跳闸时误合电容器组的闭锁功能和投切方式选择时必须具备的,其他功能 则应根据运行和变电所情况的需要确定,如主变压器不是有载调压变压器则可减少相应的功能. 6.2.4由于经保护装置断开的电容器组在一次重合闸前的短暂时间里,电容器的剩余电压不能降到允许值,如果设置了自动重合闸, 将使电容器在带有一定电荷的情况下,又重新充电,致使电容器因过电压超过允许值而损坏.因此,本条规定强调并联电容器回路严 禁设置自动重合闸. 7控制回路,信号回路和测量仪表 7.1控制回路和信号回路 7.1.1本条主要规定并联电容器装置的控制地点.对装设在220kv变电所内的并联电容器装置,集中在控制室内控制操作较为方便. 安装在用户配电所中的高压并联电容器装置,基本上都是就地控制.110kv及以下的变电所中的电容器装置的断路器,可由就地的开 关柜控制,如有控制室也可集中控制. 7.1.2本条对高压并联电容器装置的断路器,宜采用一对一的控制方式作了具体规定. 7.1.3由于各地误操作事故频频发生,机,电两部为此专门发了通知,要求电气产品应有防误操作功能,高压并联电容器装置也不能 例外,故本条作了相应的规定. 高压成套开关柜应具备的防误操作,包括"防止误分,误合断路器,防止带负荷拉合隔离开关.防止带电(挂)合接地线(开关),防 止带接地线(开关)合断路器(隔离开关),防止误入带电间隔"等功能.装配式配电装置各个间隔的网门,有条件时也应满足上述功能的 要求. 7.1.4本条对高压并联电容器装置断路器的信号设置作了具体规定. 7.1.5为了识别低压并联电容器装置运行和停止状态,应有信号显示,故本条作了明确规定. 7.2测量仪表 7.2.1本条规定了并联电容器装置的母线,应对线电压进行测量.如果该母线上已装有者,不应重复设置. 7.2.2为监视总回路的无功功率,电流及计量无功电度而要求装设的仪表.分相装设电流表的目的在于监测三相电流是否平衡. 7.2.3总回路下面连接有并联电容器和并联电抗器时,为了分别计量容性和感性电度量,总回 路的无功电度表需有两只,每只均带逆 止机构分别记录容性和感性的无功电度量. 7.2.4为避免电流表过多,使控制屏面布置发生困难,允许在分组回路中仅设一只电流表. 7.2.5电流表,电压表和功率因数表都是低压电容器柜必需的.本条规定在于使用户选择低压电容器柜时,检查产品的仪表是否配置 齐全. 8布置和安装设计 8.1一般规定 8.1.1本条为高压并联电容器装置布置和安装设计应考虑的主要技术问题. 8.1.2本条为高压并联电容器装置布置型式选择原则.布置型式选择有三个依据:环境条件,设备性能,当地实践经验.这三个依据 中设备性能是主要的,甚至是决定因素.只要设备性能允许,推广采用屋外布置.屋外布置和屋内布置是本规范规定在工程中选用的 正规布置型式. 为防止夏季烈日对电容器外壳直接照射引起过高的温升,一些地区曾采用半露天布置(即屋外搭遮阳棚),运行中出现一些问题:有 的工程采用简易的石棉瓦遮阳棚,容易破裂漏雨;由于遮阳棚强度不够,甚至出现被大风吹掉棚顶的事故;这种布置设备容易积灰尘, 又失去了雨水自然清洗条件,容易出现污闪事故;冬季棚顶暖和,麻雀栖息又引来了黄鼠狼和猫捕食造成短路事故.因此,这种布置 型式不宜在设计中采用. 屋外布置土建施工工作量小,可缩短工期,节约工程造价.在运行上通风散热条件好,风和雨水可对电容器进行自然清洗.屋外布 置的缺点是受天气和环境污染影响大,80年代初期曾出现屋外电容器组到了夏季损坏率升高,特别是酷暑天降暴雨后损坏多,究其原 因还是电容器质量差.随着电容器质量提高,屋外电容器组的年损坏率已大大下降,除特殊地区或特殊环境外应优先考虑采用屋外布 置. 屋内布置的电容器组,受天气和环境污染的影响小,防范鸟害和小动物侵袭的效果好.但缺点是土建工作量大,工期长,工程造价 高,如设置了机械通风还会增加运行费.在严寒,湿热,风沙,污秽等特殊地区,设备性能不满足屋外安装条件或技术经济比较合理 时,均可采用屋内布置.需要说明的是,在国内,屋内配电装置曾多次发生由凝露而引起的污闪事故,应在设计中采取防范措施. 8.1.3我国机械行业标准《低压并联电容器装置》产品技术条件中,对低压电容器柜的安装类别明确规范是户内式,因此应在屋内安 装.但工矿企业中已有把进口产品安装在屋外的,所以,本条提出了根据设备适用的环境条件确定布置在屋内或屋外的规定. 8.1.4高压并联电容器装置和供电线路的开关不宜同室布置的原因是为了保证供电安全可靠,不致因电容器事故导致对外供电的停电 事故产生. 8.1.5低压电容器事故较少,而且事故的影响面和造成的后果相对较小,工程中多数都是和低压配电屏安装在一个房间里.把低压电 容器柜布置在同一列屏柜的端部是为了缩小事故影响范围,避免电容器柜出现事故时两边低 压配电屏受影响. 8.1.6并联电容器装置发生多起无铜铝过渡措施引起的接头过热事故,本条加以强调提请设计者注意. 8.1.7本条为通用要求.钢部件采用刷漆防腐措施简单方便,但防腐效果不如镀锌好.因此,凡有条件均应将钢结构件进行镀锌处理, 特别是屋外并联电容器装置使用的钢部件最好采用热镀锌,使其达到长期不维修的目的. 8.1.8本条针对电容器组下方和周围地面所提出的处理方式,是目前国内较为普遍的做法,但不作限制性规定,各地可根据具体情况 决定. 8.1.9本条是根据国内较普遍的做法提出的推荐性规定. 8.1.10本条是对建筑提出的限制性规定. 8.2高压电容器组的布置和安装设计 8.2.1本条规定的目的是为了减少或避免相间短路事故,缩小电容器爆裂起火的影响范围,减少损失.采用分相设置电容器组,占地 面积相应增加.当场地受限采用分相布置有困难时,仍可采用三相共用的分层框架,但应适当加大相间电气距离. 8.2.2本条是对电容器框架设计的要求.设计电容器组框架应考虑以下几点: (1)利于通风散热.电容器通风散热良好是减少故障的重要条件.调查中曾看到,少数单位怕上层电容器漏油滴到下层电容器上, 在层间加了隔板,并认为这样做还可防止电容器爆裂时损坏相邻层的电容器.有少数厂家生产的电容器柜,四周用钢板围护.上述做 法均影响电容器的通风散热,增加温升进而导致故障发生,应予以纠正. (2)方便维护和更换设备.设计电容器组框架,应考虑巡视设备的运行状况和停电后的检查,清扫工作,以及更换故障电容器.调 查时有运行人员反映,放置电容器的框架设计时未考虑维护,框架上人无法站脚,换熔丝,清扫及更换电容器均感不便.特别在设计 多层绝缘框架时要为电容器组维护和检修尽量创造方便条件. (3)节约占地.工程建设要考虑节约占地,这是我们的国策.分层布置利于节约占地,在采用分相布置时,也要考虑电容器分层放 置.为方便运行巡视和维护检修,分层框架不宜超过三层,若超过三层,站在地面不易看清上层设备的运行情况,为降低框架高度还 可考虑采用横放式电容器.节约占地和方便运行维护在设计时应二者兼顾. 8.2.3本条对电容器组的安装设计最小尺寸作了规定,现作如下说明: (1)电容器间距.电容器介质损耗产生的热量主要依靠对流来散发,其散热量与单台电容器容量和介损大小有关.不同容量的电容 器在框架上放置,彼此间距取多大合适,严格地讲,应通过电容器温升试验来确定.从下面一个温升试验结果,可看出电容器间距对 温升的影响(见表4). 表4中百分值基准是以一台单独运行的电容器稳定温升为100%,试验条件是在电容器四周围以薄铁板,从表4中可见下层电容器 温升较上层低,间距增大则温升降低,当间距超过l00mm,下层温升与一台单独运行的电容器已比较接近.如无充分理由,本条规定 的电容器安装间距不应缩小. (2)底部距地面距离.为使电容器通风散热,电容器不能直接安装在地面上,安装在地面上容易 造成底部锈蚀.屋外电容器组的对 地距离高于屋内,是为了防止下雨时泥水溅到电容器器身上和防止爬行小动物爬上电容器造成事故.据调查,屋外10kv电容器组多 数为400mm,屋内电容器组多数为300mm.35kv和66kv电容器组因用的是绝缘框台架,比上述尺寸还要大一些. (3)排间距离.在框(台)架上安装两排电容器时,排间应有一定距离,以利通风散热,维护和更换电容器.本条规定的最小间距200m m是国内较为普遍的采用值. (4)框架顶部至屋顶净距.从利于空气对流散热考虑,框架顶部至屋顶距离愈大愈好,但由这个条件无法确定一个合理值.从检修人员 站在框架上层不致头碰屋顶则可确定一个最小尺寸,本条规定的框架顶部至屋顶净距的最小尺寸为1000mm,即是从检修条件考虑的, 满足带电距离绰绰有余,同时,符合国内较普遍的情况. 电容器组安装示意图见图1和图2. 图1电容器组安装示意图(一)图2电容器组安装示意图(二) 注:括号中数值适用于屋外布置 8.2.4为电容器组设置的通道有两种:正常运行时巡视用的主通道,本规范定名为维护通道;带电体无防护,停电后才能走人的通道, 无通用名称,参照各地的习惯称呼,本规范称为检修走道. 在电容器组四周都设置维护通道,将会多占地,也无十分必要.当屋内只有一组电容器时,通常只在电容器框架的一侧设置维护通道, 另一侧与墙之间设检修走道;有两组电容器时,通道设置有两种情况:其一是电容器组靠近两侧墙布置,在两组的框架之间设维护通道, 在框架与墙间设检修走道;其二是电容器组布置在室内中部,框架之间设检修走道,框架与墙之间设维护通道.当电容器在框架上单 排安装时,框架与墙之间无必要设检修走道,可靠墙布置.屋外电容器组的通道设置可参照上述情况考虑.通道的宽度系根据80年 代初各地规定的尺寸和工程中比较普遍的采用值,并经多年运行实践证明是合适的,所以,本条规定了通道的最小尺寸,通道(走道) 设置示意图见图3,图5. 图3屋外电容器组通道(走道)设置示意图 图4屋内电容器(走道)设置示意图(一) 图5屋内电容器组通道貌岸然(走道)设置示意图(二) 8.2.5本条规定是根据绝缘配合要求提出的,这也是电气设计的一个通用基本原则.当电气设备的绝缘水平与电网一致或略高时,设 备可装在地面,金属外壳需接地,电气设备的绝缘水平低于电网时,应将其装在绝缘台上,绝缘台的绝缘水平不得低于电网.例如:额 定电压为11/ kv的电容器,它的极间额定电压约为6.35kv,绝缘水平是10kv等级,供星形接线的电容器组接入10kv电网采用, 电容器的外壳与框(台)架一起接地;额定电压为11kv的电容器,它的极间额定电压和绝缘水平都是11kv,采用两段串联接成星形, 其极间电压满足了35kv电容器组的要求,但电容器的绝缘水平比电网低,要把电容器安装在35kv级的绝缘框(台)架上才能满足绝 缘配合要求.安装在绝缘框(台)架上的电容器外壳具有一定电位,把所有外壳与框(台)架可靠 相连,目的是使外壳电位固定.而且, 为防止运行人员触及带电外壳,设计图应要求安装时注明带电标记,以示警告. 8.2.6电容器的瓷套与箱壳的连接比较脆弱,因此,无论正常运行或事故情况均应避免套管受力而使其焊缝开裂引起渗漏油,所以, 应使用软导线连接套管并使连线有一定的松弛度是必需的,设计应对安装提出要求. 据调查,不少单位有过用硬母线连接电容器组引起事故的教训.因为,安装时受力和运行中热胀冷缩,均使瓷套承受过大应力,电 容器的瓷套与箱壳连接处则可能发生焊缝开裂,继而出现渗漏油.用硬母线连接的电容器组,当一台电容器发生爆裂时,邻近电容器 瓷套因受硬连接线牵连而被拉断,从而造成多台电容器损坏的事故发生多起.为杜绝此类事故发生,本条作了强制性规定,设计中应 遵循. 单套管电容器的接壳端子虽然与外壳是连在一起的,但为了保持回路接触良好,不能用外壳连接线代替接壳导线,接壳导线应由接 壳端子上引出,以保持载流回路接触良好. 8.2.7中性点不接地的星形接线电容器组,当三相之间和每相各串联段之间电容值不平衡,正常运行时会产生电压分布不均衡,电容 值小的某一相或某一个串联段承受的电压高,电容值不平衡加大则电压分布不均也随之加大.因为,电容器产品制造存在容差,电容 器组安装时不可能调配均衡,所以,从理论上讲希望容差为零,使电压达到均衡分布,实际上办不到.从需要与可能考虑,本条提出 了容差的建议值,这个值比行业标准规定高.根据现在电容器制造情况和施工技术,是可以达到的.容差越小,电容器组运行时,减 少了部分电容器的过电压值,也就是说增加了这部分电容器的过电压裕度.例如:电容器的过电压能力为1.1倍额定电压,由于容差的 原因在正常运行时部分电容器承受的电压为1.05倍额定电压,则其剩余的过电压能力只有5%了,允许缺台运行的电容器组要考虑这 个因素. 8.2.8本条规定目的在于提请设计和施工注意,没有设置接地开关的并联电容器装置,则应把检修挂临时接地线的上下两处的接线条 件准备好,以利检修前接地放电. 8.2.9汇流母线虽然能满足长期通过电流的要求,如无足够的机械强度将会塌弯,对装有熔断器的电容器,将产生熔断器拉紧弹簧松 弛,熔丝熔断时尾线不能顺利弹出,电弧不能熄灭而引起事故.采用母线背角钢或缩小支柱绝缘子跨距来提高母线的机械强度都比较 常用,加大母线截面的方式因不经济而一般不用. 8.2.10本条是对熔断器装设的技术要求.熔断器安装位置是否正确关系到它的正确动作.如:熔断器垂直安装可能产生电弧喷射到 套管或箱壳上;熔断器安装角度如不能达到熔丝尾线与熔管成一条直线或熔丝拉紧弹簧不到位,则可造成熔丝尾线不能顺利弹出熔管, 导致重击穿,产生过电压而损坏电容器,也可能引起熔丝的群爆.将熔断器装在通道侧是为了巡视和更换熔丝方便.外熔丝熔断后尾 线如搭在电容器箱壳上可能会形成接地故障.上述情况设计时均应考虑. 应当说明,熔断器安装后不能一劳永逸,事实上,长期运行后可能产生熔管受潮发胀,拉紧弹簧 锈蚀弹力下降,一旦熔丝熔断,尾 线难以弹出,而且熔丝的开断性能变差.装设熔断器也犹如"养兵千日,用兵一时",当电容器故障,正该熔断器发挥作用时,它失效 了,从而造成事故,因此,应定期对熔断器进行检查,及时更换失效品. 8.2.11本条的目的在于提请设计人员注意,设计中要根据各地区情况防范鸟类,鼠,蛇类等小动物侵袭事故.据调查,各地都发生 过鸟类,鼠,蛇类等小动物进入并联电容器装置造成的短路事故,而且,此类事故在主变和配电装置中也时有发生.防范鸟类,鼠, 蛇类等小动物侵袭事故的措施,应根据周围环境中鸟类,鼠,蛇类等小动物的活动情况,并参照相应电压级别配电装置采用的办法予 以确定.对小动物不可不防,但也不能花太多的投资设防.各地采取的措施有:对屋外并联电容器装置,在其四周设置网树围栏,但多 雨潮湿地区网栏易于锈蚀;采用全封闭的网笼比较少.电容器室通常采取的是封堵方式,进排风口,窗洞口装金属网,电缆沟道口封 堵,为了防止老鼠钻进电容器室,有的工程设置了门坎并堵塞所有墙洞.一般来说,电容器室在采取上述措施后效果较好.因此,执 行本条规定可因地制宜采取不同办法. 8.3串联电抗器的布置和安装设计 8.3.1油浸式铁心串联电抗器和变压器一样是屋外设备,安装在屋外通风散热条件好.工矿企业污秽一般较严重,为了防止污闪事故, 当采用普通设备时应布置在屋内并采取通风散热措施.在屋内布置时,油量超过l100kg,参照变压器安装规定设防爆间隔. 8.3.2干式空心串联电抗器产品适用的环境条件虽然屋外或屋内均可,但是,屋外安装容易解决防电磁感应问题.采用分相布置用" 品"字形或"一"字形排列工程中都用过,因相间拉开了距离,有利于防止相间短路和缩小事故范围.这种布置对电抗器的动热稳定要求 比三相叠装低,价格也便宜些.因此,要考虑优先采用.当场地受到限制分相布置不能实现时,可采用三相叠装式产品,三相叠装式 产品的线圈绕制方向和支柱瓷瓶的受力在产品设计时有特殊考虑,安装设计应强调施工安装按制造厂规定. 8.3.3本条规定为绝缘配合要求. 8.3.4干式空心串联电抗器的特点是线圈磁力线经周围空间而形成闭合回路,设备周围存在着强磁场,为了减少它在邻近导体(包括 铁磁性金属部件及接地体)中引起严重的电磁感应电流而发热和产生电动力效应,安装设计要满足厂家提出的防电磁感应的空间范围要 求.有些厂家提出的防电磁感应距离有两个:一是对金属体的距离;二是对形成闭合回路的金属体的距离,设计中均应满足. 8.3.5本条规定的目的是切断电磁感应电流的闭合通路减少损耗.与主网两点相连是为了增加接地回路的可靠性. 8.3.6为了降低空间磁场在母线和连接螺栓中的涡流损耗,避免由此引起过热,故作本条规定. 9防火和通风 9.1防火 据调查,电容器曾多次发生爆炸事故引起火灾,虽然单台电容器充油量不多,但电容器为成组布置,一台爆炸起火可引起多台损坏, 甚至可能造成整个电容器室被烧毁.因此,对电容器室的防火要求不应低于同电压等级的配电装置. 本节的条文规定考虑了与国家的现行标准.《3,110kv高压配电装置设计规范》,《变电所设计技术规程》,《220,500kv 变电所设计技术规程》,《高压配电装置设计技术规程》保持一致. 9.1.1原水利电力部标准《并联电容器装置设计规程》中,将并联电容器装置与其他建筑物或主要电气设备之间的防火距离规定为不 应小于10m,其依据是国家标准《建筑设计防火规范》,在执行中不少单位提出意见,认为不小于10m的防火距离偏大,执行困难, 建议按不同条件分别对待.因此,本条对防火距离的规定已改成"……应与相应电压等级的配电装置的规定一致……",电容器组与35, 220kv各电压等级的配电装置之间的防火距离,采用油量均为2500kg以上的屋外油浸受压器之间的防火净距的相应规定值,即: 35kv及以下5m 66kv6m 110kv8m 220kv及以上10m 当场地紧张无法达到上述规定的防火距离时,可采用防火墙分隔来减少用地.也可采用联合建筑来减少用地.在联合建筑中与相邻其 他用房的隔墙,楼板等均应满足防火要求. 9.1.2本条所指的消防设施是指能灭油火的设施.其放置位置应就近,顺路,方便,一般可放在电容器室室外入口或屋外电容器组附 近.接在不同主变压器下的屋外大容量电容器装置之间设置消防通道,既有利防火也方便灭火,应与所内道路作统一考虑,并能起到 方便运行和搬运设备的作用,有条件的变电所应予考虑. 9.1.3高低压电容器组的框(台)架,柜体等采用非燃烧材料,目的是防火或防止火灾事故蔓延,并与电容器室建筑防火要求相一致. 9.1.4本条规定电容器室房屋耐火等级不低于二级.根据现在的建筑材料供货情况,一般均能达到一级,现定为二级都能达到. 9.1.5本条和高压配电装置要求一致,但强调两个电容器室之间的门为乙级防火门(耐火极限0.9h).电容器室内除巡视外,无人值 班,对采光无特殊要求,尽量少设采光窗,对隔热,采暖和减少玻璃窗维护工作以及减少电容器爆裂时造成玻璃窗碎片飞溅伤人均为 有利. 9.1.6沟道出口的防火封堵,是防止电气火灾扩散的重要措施,同时也可防止小动物进入.但由于在地面以下,常不为人们重视,特 别在电缆安装后,或电缆维修时把原封堵拆除后,无专人管理封堵,造成遗漏.所以本条加以强调. 电缆沟道对电容器组框(台)架外廓保持2m以上的距离,以及引至电容器组处的电缆采用穿管敷设,是出于对电缆防火的考虑,即 万一发生电容器事故失火,不要扩大到电缆着火. 为了杜绝采用木板作低压电容器室内沟道盖板的做法,利于防火,所以本条也加以强调. 9.1.7设置贮油池或挡油墙可防止事故时绝缘油向四周流散,防止火灾蔓延和保护环境免受油污染. 9.1.8设在下风侧的目的是减少电容器发生着火事故时对其他设备的影响. 9.2通风 9.2.1控制电容器运行温度是保证电容器安全运行和使用年限的重要条件.运行温度过高可能导致介质击穿强度的降低,或导致介质 损耗(咱们的迅速增加.若温度继续上升,将破坏热平衡,造成热击穿,影响电容器的寿命.并联电容器一般都靠空气自然冷却,所以 周围空气温度对电容器的运行温度很有影响.电容器室通风的主要目的是排除室内余热.在进行电容器室的通风计算时,余热量应包 括设备散热量和通过围护结构传入室内的太阳辐射热. 计算电容器室设备散热量时,主要考虑的是电容器的介质损耗转换的热量.介质损耗功率按下式计算: ps=qctgδ 式中ps--电容器介质损耗功率(kw); qc一一电容器室内安装的电容器容量(kvaz); tgδ--电容器的介质损耗角正切值. 9.2.2排风温度是以排热为主要目的的通风计算中的一个关键数据,它对通风量的影响非常明显.因此,排风温度的确定是一个十分 重要的问题.在确定排风温度时,既要考虑电容器的安全运行,又要与电容器室内布置的其他设备适用的环境温度以及通风系统的经 济性作统一考虑,参照采暖通风标准的规定和电容器以及与其有关的电气设备的适用环境温度,本条规定了排风温度值供工程设计采 用. 9.2.3串联电抗器小间的通风以排除室内余热为主要目的.由于通过围护结构传入室内的热量与电抗器小间内的设备散热量相比甚 小,所以,在进行电抗器小间通风量计算时,通过围护结构传入室内的热量可以忽略不计.根据串联电抗器产品适用的环境温度,本 条规定的排风温度和排风温差均参照油浸式变压器的有关规定,如有特殊的情况,工程设计时应予考虑. 9.2.4自然通风是安全可靠的通风方式,有效而又节能.所以,在工程设计中应优先采用有组织的自然通风方式.当采用自然通风方 式达不到排除室内余热所需要的通风量时,应设置机械通风装置.一般采用自然进风,机械排风的通风方式.由于电容器室内电容器 台数较多,布置分散,所以散热比较均匀,因而需要均匀地多设置一些进,排风口,合理地组织气流,以期得到较好的通风效果.一 般来说,电容器室的机械排风口不会设置很多,因此,多设置一些进风口并合理地组织气流显得非常重要. 9.2.5进,排风口采取防止小动物进入和雨雪飘入屋内的措施是非常重要的.雨雪飘入室内,会使电气设备受潮而破坏绝缘,甚至会 造成闪络或短路事故.小动物进入室内,也可能造成电气设备短路.上海某变电所就曾因排风百页窗飘雨而造成母线故障.因此,设 计时应采取对策防止雨雪和小动物进入室内. 9.2.6在风沙较大的地区,进风口设置防止雨雪和小动物进入室内的措施可以与进风过滤结合起来统一考虑.防雨百叶窗,双层百叶 窗加遮雨棚,出风弯管等都是防止雨雪飘入室内的有效措施,在进,排风口加铁丝网则是防止 小动物进入室内的有效方法.设计时, 可以根据具体情况灵活采用. 9.2.7减少太阳辐射热和充分利用自然通风,并联电容器装置设计时,应予以综合考虑.布置电容器室应尽量避免夏季西晒,利用夏 季最大频率风向的影响,使尽可能多的自然风进入电容器室,以获得最好的夏季通风效果.屋外电容器组布置时,应尽量使电容器的 小面朝向太阳直射时间最长的方向,减少由太阳辐射热引起的温升,同时,也应考虑夏季通风良好,二者宜适当兼顾. 9.2.8严寒和高温地区的电容器室,在不增加太多投资的情况下设置保温层或隔热层,可起到控制室温的作用,对电容器的运行有利, 设计时应予以考虑.