-
并联电容器装置设计规范
Code for
design of installation of shunt
capacitors
GB
50227
－
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
1.0.1
< br>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
,
< br>做到安全
可靠、技术先进、经济合理和运行检修方便
,<
/p>
制订本规范。
1.0.2
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。
1.0.3
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。
1.0.4
并联电容器装置的设备选型，应符合国家现行的产品标准的规定。
1.0.5
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
2.1.1
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
。
2.1.2
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。
2.1.3
并联电容器的成套装置
complete set of
installation for shnut
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。
2.1.4
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。
2.1.5
电容器组
capacitor bank
电气上连接在一起的一群单台电容器。
2.1.6
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。
2.1.7
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。
2.1.8
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。
2.1.9
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。
2.1.10
涌流
inrush
transient current
电容器组投入电网时的过渡过电流。
2.1.11
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。
2.1.12
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。
< br>
2.1.13
放电容量
discharging capacity
放电器允许连接的电容器组的容量。
2.1.14
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
发生
n
次谐波谐振的电容器容量
并联电容器装置安装处的母线短路容量
谐波次数
电抗率
2.2.1
Qcx
2.2.2
Sd
2.2.3
n
2.2.4
K
2.2.5
I·ym
涌流峰值的标么值
2.2.6
β
2.2.7
Q
2.2.8
Uc
2.2.9
Us
2.2.10
S
涌流计算中计及的电源影响系数
电容器组容量
电容器端子运行电压
并联电容器装置的母线电压
电容器组每相的串联段数
2.3
代号
序号
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.3.6
2.3.7
2.3.8
代号
C
1
C
、
2C
、
3
C
C1
、
C2
、
Cn
L
QS
QF
QG
TA
含义
电容器组
并联电容器装置分组回路编号
单台电容器编号
串联电抗器或限流线圈
隔离开关或刀开关
断路器
接地开关
电流互感器
2.3.9
TV
放电器、放电元件
避雷器
熔断器
交流接触器
热继电器
指示灯
开口三角电压
相不平衡电压
桥差电流
中性点不平衡电流
3
接入电网基本要求
2.3.10
FV
2.3.11
FU
2.3.12
KM
2.3.13
KA
2.3.14
HL
2.3.15
Uo
2.3.16
Δ
U
2.3.17
Δ
I
2.3.18
Io
3.0.1
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。
3.0.2
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。
3.0.3
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：
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。
3.0.4
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。
3.0.5
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。
3.0.6
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
4.1.1
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
）。
4.1.2
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。<
/p>
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。
4.1.3
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
4.2.1
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
< br>）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。
<
/p>
（
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。
4.2.2
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。
4.2.3
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。
4.2.4
< br>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。
4.2.5
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。
4.2.6
电容器组应装设放电器或放电元件。
4.2.7
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。
4.2.8
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。
4.2.9
高压电容器组的电源侧和中性点侧，宜设置检修接地开关。
4.2.10
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：
（
< br>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
）。
< br>
（
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
5.1.1
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。
（
< br>8
）产品技术条件和产品标准。
5.1.2
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。
5.1.3
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。
5.1.4
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。
5.1.5
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
5.2.1
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。
5.2.2
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：
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。
5.2.3
电容器的绝缘水平，应按电容器接入电网处的要求选取。
5.2.4
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。
5.2.5
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。
5.2.6
低压电容器宜采用自愈式电容器。
5.3
断路器
5.3.1
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：<
/p>
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；
< br>10KV
少油断路器的关合预击穿时间不得超过
3.5m
s
。
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。
< br>
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。
5.3.2
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。
5.3.3
投切低压电容器的开关，
其接通、
分断能力和短路强度，<
/p>
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
5.4.1
电容器保护使用的熔断器，宜采用喷逐式熔断器。
5.4.2
熔断器的时间－电流特性曲线，
< br>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。
5.4.3
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。
5.4.4
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
5.5.1
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。
5.5.2
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。
5.5.3
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。
5.5.4
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。
5.5.5
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。
5.5.6
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
5.6.1
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。
5.6.2
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。<
/p>
5.6.3
放电器的放电性能应能满
足电容器组脱开电源后，
在
5
ｓ内将电
容器组上
的剩余电压降至
50V
及以下
。
5.6.4
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
5.7.1
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。
5.7.2
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
5.8.1
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。
5.8.2
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。
5.8.3
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。
5.8.4
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。
5.8.5
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。
5.9.6
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。
5.8.7
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
6.1.1
电容器故障保护方式应根据各地的实践经验配置。
6.1.2
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。
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