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并联电容器装置设计规范（条文说明）中华人民共和国国家标准并联电容器装置设计规范GB50227—95条文说明主编单位：电力工业部西南电力设计院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的基本建设方针，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本条规定了本规范的适用范围。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，基本上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。1.0.4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已有规定的内容，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。无功电源的安排，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：正常运行方式时为相应系统标称电压-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，由于超过高压线路少，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。3.0.4如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220kV地区变电所的主要负荷在110kV侧，东北地区则在66kV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。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）—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投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情况，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，利于安全运行。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接线，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