装工作带来一些困难。从国内工程实践看,大容量的电容器装置均未按1.43倍电 容器组额定电流选电缆截面,甚至选出的电缆截面的长期允许工作电流小于1.35 倍电容器组额定电流,经长期运行并未出现问题。
三、国产油浸铁芯式串联电抗器的最大允许工作电流为其额定电流的1.35倍。 综合以上三点,电容器组电器和导体的选择按不小于1.35倍电容器组额定电 流考虑是适宜的。
第3.1.4条 本条是按环境条件对设备提出的要求。半露天布置的设备与屋内 布置的设备二者所处的环境是不同的,因为遮阳棚不能完全遮住雨雪,更不用说挡 住雾和灰尘了。据南京供电局介绍,某半露天电容器组的遮阳棚的屋檐虽然考虑了 雨滴的最大倾角,但暴风雨时,雨滴被风吹散,仍能飘进网状遮栏。另外,积灰尘 的绝缘套管表面受潮后,曾发生过污闪事故。所以半露天布置的设备,如电容器、 放电装置、互感器、熔断器等,也应选屋外型设备。 第3.1.5条 本条是按特殊环境对电气设备提出的要求。 高海拔地区大气条件比较恶劣,一般表现为空气稀薄、太阳辐射强、气压 低、湿度低、气候多变、雷暴日多、日温差变化大等。这些因素对安装使用在高 海拔地区的电气设备的外绝缘和发热会产生不利的影响。由于高海拔地区相对空 气密度及湿度的降低,电气设备的外部放电电压也随之降低,又由于空气稀薄, 散热差,因此电气设备允许通过的电流也相应减小。安装使用在海拔为1000m~ 4000m的高压电器,在新的标准未订出之前,其外绝缘的冲击电压和工频试验电 压,当在使用地点试验时,都不得低于GB311—64《高压电气设备绝缘试验电 压和试验方法》中表1至表4的规定值。还应特别强调,对于海拔高于1000m的 地区,应由制造厂提供高原型电容器,其他配套的电气设备也应符合相应的规定。 湿热带地区的特点是:湿度高(相对湿度可高达95%)、雨量大(最大降雨强度 可达10min50mm)、气温高(最高温度可达40°C),此外还有霉菌、昆虫等造成 的生物危害。这些因素对电气设备都有不利的影响。因此对于湿热带地区的电容 器装置,若使用的是一般电气设备,应将其装于屋内,屋外及半露天布置的电容 器装置应采用防湿热、防霉、防盐雾的产品。
第二节电容器
第3.2.1条 电容器在下述情况下,其端子电压有升高: (1)电容器装置接入电网后引起的电网电压升高: (2)高次谐波引起的电网电压升高;
(3)电容器组相间电容差引起的装置过电压; (4)装设串联电抗器后引起的装置过电压;
(5)系统电压调整和波动引起的系统工频过电压; (6)轻负荷引起的工作电压升高。
考虑以上因素的影响,选择电容器的额定电压时,应使其略高于接入网络的 实际运行电压。一般制造厂为达到比特性指标,降低生产成本,电容器元件的工 作场强往往取得较高。电容器在过电压下运行将使其介质场强增高而影响电容器 的性能和寿命,当过电压的幅值与作用时间超过允许值时,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很大。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, 并使介质损耗增大,局部过热,并可能发展到绝缘全击穿。 IEC标准《电力电容器》第17条对额定电压的选择有下列规定: “17.1原则上,电容器的额定电压应等于该电容器要接入的网络的实际运行 电
压,且计入电容器本身出现所产生的影响。”
我国国家标准《并联电容器》(见附录A安装运行说明A.4)对额定电压的选择 解释是:“电容器的额定电压应等于该电容器接入的网络的运行电压,并注意接 入电容器后所引起的电压升高。因此,所选用的电容器的额定电压应略高于网络 的额定电压。但安全裕度不宜过高,以免容量亏损过多。在有些情况下,网络的 实际电压和额定值相差较大,在安装电容器前后最好实际测量一下网络电压。”
按IEC标准《电力电容器》15.1条规定,电容器的最高长期允许过电压应作 到:“电容器单元应适合于当端头间的电压有效值升到不超过1.10倍额定电压值 的电压(过渡过程除外)下延续运行”。但是,选择电容器的额定电压时,不宜将此 裕度全部考虑进去。
本条最后一段还规定可用两台或两台以上电容器串联连接,以满足实际运行 电压的要求。这是指用在35kV(或63kV)电压的电容器。通常是用两串10.5kV(或 19kV)的电容器星形连接后接入系统运行的。
第3.2.2条 本条规定系对选用电容器基本技术条件的要求。 根据IEC标准《电力电容器》第四节第15.2条规定:“电容器单元应适合在 线电流有效值不超过1.30倍于在额定正弦电压和额定频率下无过渡过程时所产生 的电流下连续运行。”
按我国国家标准《并联电容器》第5.3条对稳定过电流的规定:“电容器应 能在有效值1.30In的稳定过电流下运行。这种过电流是过电压和高次谐波造成 的。对于具有最大电容正偏差的电容器,这个过电流允许达到1.4In。” 基于上述标准的规定,在本规程中又作出了相应的规定,要求选用的电容器 满足这一规定,使在允许过电压和谐波的作用下,电容器能正常运行。
对于进口电容器有特殊规定时,应按制造厂的规定执行,但不得低于上述规 定。
第3.2.3条 根据本规程送审稿审查意见,按目前实际运行情况,电容器的最 小并联台数不作规定。
最大并联台数是由当一台电容器全击穿时,熔断器所能开断的系统工频故障 电流和故障段中健全电容器的最大放电电流确定的并联台数的最大值。当未装设 熔断器时,最大并联台数由电容器外壳的最小允许爆破能量确定。
由于上述提及的最大放电电流目前尚无准确的计算方法,工程设计中一般以 电容器的最小允许爆破能量进行计算。其计算公式按下述条件考虑:
当任意一台电容器故障时,故障段其余电容器将以放电电流的形式向故障电 容器释放储能,其最大值不应大于电容器外壳爆破的最小能量,由此可推算串联 段电容器的最大并联台数,计算公式如下:
Mzd?259Ezx?1 Qed式中Mzd——每相串联段的电容器的最大并联台数(对于双星形接线采用中性线不 平衡电压保护时,为每臂各串联段的电容器最大并联台数); Ezx——厂家保证的电容器外壳能承受的爆裂能量(kJ); Qed——单台电容器的额定容量(kvar)。 其公式推导如下:
Ezx??1C(M?1)(KvUm)2 21C(M?1)(Kv2U)2 2
2M?1U2C?Kv??
(M?1)?Ezx2CU2Kv
即
?2?CU2Kv?Ezx设Kv=1.1 则 M?314Ezx?1 211.Qed314Ezx?1 21.21Qed259Ezx ??1?
Qed ?式中Um——电容器最高充电电压(峰值);
U——电容器额定电压(有效值)。
流经故障电容器的放电电流与故障段中电容器的并联台数有关。并联台数越 多,放电电流越大。因此,选用单台容量较大的电容器,不仅可以减少占地面积 和安装维护工作量,而且大容量电容器能承受的爆破能量大,可减少电容器外壳 爆破的可能性。因此,大型电容器装置宜尽量选用单台容量较大的电容器。 第3.2.4条 本条规定系根据IEC标准《电力电容器》第一节1.2条和我国国 家标准《并联电容器》第3.2条的规定制订的。根据电容器产品的特性,为了保 证电容器的安全和寿命,在选用该产品的温度类别时,最高环境空气温度应能满 足1h平均最高温度、24h平均最高温度、年平均最高温度和极端最低温度的要 求,避免温度类别不满足要求而影响寿命。
我国国家标准《并联电容器》附录A的第3条A3运行温度中对高、低温度 的影响均作了详细的说明。
“对电容器的上限温度应加以注意,因为温度过高会影响电容器的使用寿命。 对于3.2条关于温度的规定需要全面考虑。例如,在考虑温度的上限时,不 仅要考虑1h的平均值,并且要注意24h的平均值和年平均值。同时还应注意运行 中电容器之间冷却空气的温度。??
在特殊情况下,如果环境温度不能满足要求,可以用人工方法来降低冷却空 气温度,保持电容器作短期的运行。
当不能满足这个条件时,则应采取较高一级温度类别的产品,亦可选用额定 电压较高的产品。”
“电容器的电介质的温度降低到温度类别的下限以下时,电介质中有发生局 部放电的危险。??tgδ低的电容器,在低于下限温度下运行,电介质的温度也 有可能降到其温度类别的下限温度以下。??” 第3.2.5条 为了保证人身和设备的安全,大容量电容器宜选用有内附放电电 阻
的电容器,以加速放电。厂家提出膜的放电过程较缓慢,宜加强放电设施。
第三节 断路器
第3.3.1条 鉴于目前国内尚无用于电容器组操作的专用断路器,经调查,各 地区安装使用的断路器种类较多。对适于不同电压等级不同容量电容器组的操作 断路器很难一一作出具体规定。因此本条仅对此类断路器所要求的性能作出规 定,以供具体选用时有所遵循。
(1)根据国家标准《并联电容器》第5.3条规定:“电容器应能在有效值为 1.30In的稳定过电流下运行”。考虑到电容器组各相有正的容差,其配套断路器 的额定电流应大于电容器组额定电流的1.35倍。 (2)根据理论分析,投入电容器组时产生的合闸过电压,一般不大于2Uex,但 在实际试验中发现有的电容器组投入时产生的合闸过电压最大值可能超过2Uex。 如ZN-10型真空断路器为2.73Uex,DW2-35型多油断路器为3.2Uex,G-60型多 油断路器为4.86Uex。这样高的合闸过电压,对电容器的安全运行是极不利的。如 所周知,电容器的局部游离放电是电容器损坏的一个重要原因。当电容器的终止 游离放电电压较低时,在合闸过电压下产生的游离放电就将持续下去,这样会加 速电容器的损坏。通过试验和理论分析证明,这种大于2Uex的合闸过电压,是由 于断路器合闸时触头的弹跳而造成的。可能发生这种现象的断路器。其动、静触 头的接触方式一般是平压式的,也称之为对接式的。
要求断路器合闸时触头无明显弹跳现象就是为了限制电容器组投入时所产生的 合闸过电压。
(3)理论分析及试验结果表明,如断路器发生多次重击穿,其过电压可达4.8 Uex,为避免断路器在开断电容器组时的重击穿过电压,无论是“单分”或“合 分”操作方式,均不应发生重击穿现象。根据我国目前系统状况,在220kV以下变 电所内装设的并联电容器,现有国产断路器一般能开断的电容器容量可为: 10kV级不小于10Mvar; 35kV级不小于20Mvar;
60kV级不小于20Mvar,争取达到30Mvar。
投切电容器组用的断路器,其正常操作方式是“单合”、“单分”,但“合 分”这种操作方式在实际运行中确是可能遇到的,例如电容器组按系统电压高低 自动投切、继电保护未躲过涌流、开关发生跳跃等,均可能发生“合分”操作。
表3.3.1-1 15种型号(共58台)断路器开断电器组试验结果
总结国内对此类断路器的调试、运行经验,提出以下几种型式,以供实际工 程选用参考:
对于固定投入而不经常操作的10kV电容器组可采用SN10-10型少油断路器 (小排气),对于频率繁投切的分组电容器断路器可采用重击穿几率较小的真空断路 器(但需解决合闸触头弹跳问题及老炼问题),同时配以氧化锌避雷器。35kV及以 上的电容器组可采用带有并联电阻的多油断路器或少油断路器,若国产的35kV及 以上的真空负荷开关或六氟化硫断路器投产后,可通过试验逐步将其用于频繁投 切的电容器组。
华北电力试验研究所对高压断路器切合电容器组的试验研究,曾作过大量工 作,下表列出其试验结果(原载《电力技术》1984年第12期),供工程上选用断路 器时参考。
表3.3.1-2 10、35kV电容器组用断路器的选型