并联补偿装置5

DL T5147-2001电力系统安全自动装置设计技术规范电力系统安全自动装置设计技术规定标准号:DL/T 5147-2001替代标准号:$False$发布单位:中华人民共和国国家经济贸易委员会起草单位:国家电力公司东北电力设计院发布日期:实施日期:点击数: 140更新日期:2008年10月05日本标准是根据国家电力公司电力规划设计总院“1995年电力勘测设计科研、标准化、信息计划项目的通知”安排编制的。

在编制工作中，进行了广泛的调查研究，参考了国内外同类标准，征求了国内电力行业单位和专家的意见。

本标准符合中华人民共和国国家标准GB14285—1993《继电保护和安全自动装置技术规程》、中华人民共和国原水利电力部SD131—1984《电力系统技术导则》(试行)和DL755—2001《电力系统安全稳定导则》的原则，是为电力系统安全自动装置设计制定的。

本标准的附录A是提示的附录。

本标准由电力行业电力规划设计标准化技术委员会提出。

本标准由电力行业电力规划设计标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:国家电力公司东北电力设计院。

本标准主要起草人:张友、左长春。

本标准由电力行业电力规划设计标准化技术委员会负责解释。

目次前言1 范围2 引用标准3 总则4 术语5 电力系统安全稳定计算分析原则6 安全自动装置的主要控制作用方式7 安全自动装置的配置及构成附录A (提示的附录) 本标准用词说明1 范围本标准规定了电力系统设计过程中，电力系统安全稳定计算分析、安全自动装置设计配置等原则要求，适用于系统安全自动装置设计，发电厂、变电所接入系统安全自动装置设计和安全自动装置实施方案研究等。

2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效版本。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 14285—1993 继电保护和安全自动装置技术规程DL/T 559—1994 220~500千伏电网继电保护装置运行整定规程DL 428—1991 电力系统自动低频减负荷技术规定DL 755—2001 电力系统安全稳定导则SD 131—1984 电力系统技术导则(试行)3 总则3(0(1 电力系统安全自动装置的设计应满足DL 755的要求。

变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计2020-05-20 新用户796...修改一、电力系统的无功功率平衡1.1、无功功率电网中的电力负荷如电动机、变压器等都是靠电磁能量的变换而工作的，大部分属于感性负荷，建立磁场时要吸收无功，磁场消失时要交出无功。

在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。

电力设备电磁能量的交换伴随着吸收和放出无功。

每交换一次，无功都要在整个电力系统中传输，这不仅要造成很多电能损失，而且往往在无功来回转换中会引起电压变化，因此设计时，应注意保持无功功率平衡。

变电站装设并联电容器是改善电压质量和降低电能损耗的有效措施。

在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。

1.2、功率因数电网中的电气设备如电动机、变压器属于既有电阻又有电感的电感性负载，电感性负载的电压与电流的相量间存在相位差，相位角的余弦值即为功率因数cosφ，它是有功功率与视在功率的比值，即cosφ=P/S。

1.3、无功功率补偿的目的电网中的无功功率负荷主要有异步电动机、变压器，还有一部分输电线路。

而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。

无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。

合理配置无功功率补偿容量，以改变电力网无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。

在做电网网架规划时，根据各水平年各负荷点的有功负荷量及可靠性要求确定了变电容量的分配、线路回路数及导线截面和接线方式等等。

但是，这样还不能保证各用户端的电压达到国家和地区规定的要求。

因为做电网网架规划时是以最大负荷为依据，而实际运行时，负荷是变化的，功率因数也是变化的，通过线路的有功、无功功率都与规划计算时大不相同，因此，导致某些负荷点的电压“越限”(过高或过低)。

用并联电容器补偿无功功率的原理及相关方法无功补偿的原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理.集中补偿电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。

串联补偿是把直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。

这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。

并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。

这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。

按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。

1.集中补偿电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。

可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。

2.分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端所高压或低压母线上，也称为分散补偿。

这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。

但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。

3.就地补偿将电容器或电容器组装设在异步或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。

论并联电容补偿装置27.5kV电抗器并联10kV避雷器对电容器的危害龚学长摘 要：本文根据并联电容补偿的原理，在Protel 99SE电路原理图和电路板软件下进行动态模拟，得到电容器组在投入时的谐振过程和撤除运行时电抗器上产生的过电压过程。

并根据电抗器的技术标准驳斥了重庆科联电抗器有限公司需要在电气化铁道并联电容补偿装置的27.5kV电抗器上并联一个10kV避雷器或电压互感器来吸收过电压，保护电抗器的错误理论。

关键词：电气化 牵引变电所 并联电容补偿装置 电容器 电抗器 避雷器 损坏 错误电气化铁路牵引变电所为了提高功率因数和减少向电力系统反送三次谐波电流，在27.5kV母线上并联了如图1所示电容补偿装置。

图中参数是由单只额定电压10.5kV、100kvar电容器，经四串七并组成的2800kvar 电容器组。

避雷器的作用是吸收系统中的操作过电压和雷电过电压，以及在电容器组撤出运行时，电抗器L1产生的过电压。

串联电抗器L1是按X L1/X C1=0.12进行匹配， R2是电抗器L1的直流电阻。

电抗器在并联电容补偿中的作用是：一是吸收牵引网中电力机车的三次谐波电流，使电容器组对三次以上的谐波呈感性，避免这些谐波分量被放大后输入电力系统；二是有效地抑制电容器组投入运行时所产生的涌流；三是当雷电波入侵27.5kV高压母线时，防止雷电流经电容器流入大地；四是在断路器断开电容器组时，对防止和减轻断路器断口发生重燃也有好处。

图 1 电容补偿原理图 图 2 科联公司电容补偿原理图 重庆科联电器有限公司张敏同志在《保护铁道专用户内干式空芯电抗器抗过电压的对策》一文中，分析了电抗器在合闸时的过电压，得出了如图2所示的“在电抗器两端并接一只氧化锌避雷器才能在各种条件下均能有效保护电抗器免遭过电压损坏，是最可行，最经济、最有效的保护措施”的结论。

且是在额定电压27.5kV(35kV)电抗器上并联一只Y5W-15/41-55kV的避雷器。

并联电容器补偿装置基本知识无功补偿容量计算的基本公式： Q = Ptg φ1——tg φ2=P1cos 11cos 12212---ϕϕ tg φ1、tg φ2——补偿前、后的计算功率因数角的正切值 P ——有功负荷Q ——需要补偿的无功容量 并联电容器组的组成1．组架式并联电容器组：并联电容器、隔离开关接地开关或隔离带接地、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、并联电容器专用熔断器、组架等;2．集合式并联电容器组无容量抽头：并联电容器、隔离开关接地开关或隔离带接地、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、组架等; 并联电容器支路内串接串联电抗器的原因：变电所中只装一组电容器时,一般合闸涌流不大,当母线短路容量不大于80倍电容器组容量时,涌流将不会超过10倍电容器组额定电流;可以不装限制涌流的串联电抗器;由于现在系统中母线的短路容量普遍较大,且变电所内同时装设两组以上的并联电容器组的情况较多,并联电容器组投入运行时,所受到的合闸涌流值较大,因而,并联电容器组需串接串联电抗器;串联电抗器的另一个主要作用是当系统中含有高次谐波时,装设并联电容器装置后,电容器回路的容性阻抗会将原有高次谐波含量放大,使其超过允许值,这时应在电容器回路中串接串联电抗器,以改变电容器回路的阻抗参数,限制谐波的过分放大; 串联电抗器电抗率的选择对于纯粹用于限制涌流的目的,串联电抗器的电抗率可选择为0.1~1%即可;对于用于限制高次谐波放大的串联电抗器;其感抗值的选择应使在可能产生的任何谐波下,均使电容器回路的总电抗为感性而不是容性,从而消除了谐振的可能;电抗器的感抗值按下列计算：XL=K错误!式中XL——串联电抗器的感抗,Ω;XC——补偿电容器的工频容抗, Ω;K——可靠系数,一般取1.2~1.5;对于5次谐波而言,则X L =1.2~1.5×错误!=0.048 ~0.06XC一般定为0.045 ~0.06XC = 4.5 %~ 6 % XC对于3次谐波而言,则X L =12%~13% XC电抗器的端电压和容量的选择电抗器的端电压=电容器的相电压×电抗率每相电抗器的容量=每相电容器容量×电抗率电抗器的额定电压为并联电容器组的额定电压电抗器的种类：油浸铁心式：CKS或CKD, 可用于户内、户外;干式空心电抗器CKGKL,可用于户内、户外;干式铁心电抗器CKGSC,干式产品中体积最小,且三相同体,但目前无35kV级产品,只能用于户内;干式半心电抗器：直径比空心产品小,可用于户内、户外;并联电容器额定电压的选择由于串联电抗器的接入,引起电容器上的基波电压升高,其值为——电容器的额定电压相电压,kV;式中 UC——系统额定相电压, kV;UφA——串联电抗率对于并联电容器组接线方式为星形接线或双星形接线,电容器额定电压如下10kV： 6%串联电抗率,电容器额定相电压11/√3 kV12~13%串联电抗率,电容器额定相电压12/√3 kV35kV： 6%串联电抗率,电容器额定相电压38.5/√3 kV12~13%串联电抗率,电容器额定相电压42/√3 kV上述选择是在系统额定电压分别为10kV和35kV的情况下,如系统额定电压有所上升,则并联电容器的额定电压也相应升高;氧化锌避雷器的选择和使用氧化锌避雷器的接线方式Ⅰ型接线Ⅲ型接线特点：1. Ⅰ型接线方式：优点：比较简单,但对避雷器的特性要求高,当发生一相接地时,要求非接地的两只避雷器能通过三相电容器积蓄的能量;缺点：相间过电压保护水平较高,因为是由两只避雷器对地残压之和决定的;2. Ⅲ型接线避雷器直接并接在电容器极间,保护配合直接,不受其他因数的影响,但这种方式要求避雷器的通流容量比较大;选用原则：10kV：通流容量35kV：通流容量隔离开关、接地开关及隔离带接地开关的选择用途：隔离开关做隔离之用10kV：户内：GN19-10/400, 630,1250户外：GW4-10/400, 630,1250 或GW4-10W/630爬电比距≥2.5cm/kV GW1-10/400尽量少采用35 kV：户内：GN2-35/400, 630,1250户外：GW4-35/630,1250或GW4-35W/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关做接地之用10kV：户内：GN19-10/400, 630,1250户外：GW4-10/400, 630,1250或GW4-10W/630爬电比距≥2.5cm/kVGW1-10/400,63035 kV：户内：GN2-35/400, 630,1250户外：GW4-35/630,1250或GW4-35W/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关带接地10kV：户内：GN24-10D/400,630,1250户外：GW4-10D/400,630,1250或GW4-10DW/630爬电比距≥2.5cm/kV35 kV：户外：GW4-35D/630,1250或GW4-35DW/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关额定电流的选择隔离开关的额定电流=电容器额定相电流×1.5,再适当加一些余度如果用户对动、热稳定电流有要求,则应首先满足动热稳定的要求放电线圈的选择放电线圈的放电容量＞每相电容器容量放电线圈的额定相电压=电容器的额定相电压放电线圈的种类：油浸式：价格较低,但由于用于绝缘的油同空气通过呼吸器相连,使绝缘油会由于呼吸的原因而受潮,同时产品内的绝缘油会对环境造成污染及存在火灾隐患;全封闭式：绝缘油与空气不直接接触,杜绝了绝缘油受潮的可能,但价格较高,同时产品内的绝缘油仍会对环境造成污染及存在火灾隐患;干式：彻底改变了绝缘种类,不会对环境造成污染,也不存在大的火灾隐患,但价格较高;且目前国内35kV级还没有此类产品;并联电容器单台用熔断器熔断器的额定电流=1.5×并联电容器额定电流并联电容器组接线种类单星形接线零序电压开口三角电压保护差动电压保护双星形接线中性点不平衡电流保护带容量抽头的并联电容器补偿装置近几年来,由于以下的原因,对集合式并联电容器提出了新的要求：用户新建变电所, 主变压器负荷小, 而无功补偿容量按满负荷配置, 全部投入时会发生过补偿的现象;周期性负荷变动,如农村电网当高峰及高峰过后需投入的电容器容量便不相同;带容量抽头的集合式并联电容器装置接线图1/2或1/3,2/3容量抽头接线图电抗器前置 1/2容量抽头接线图电抗器前置1/2或1/3,2/3容量抽头接线图电抗器后置 1/2容量抽头接线图电抗器后置电抗器需要抽头的原因：1．组架式高压并联电容器及无功补偿装置特点：构架组成灵活,但占地面积大;2．集合式并联电容器及成套补偿装置2．1 集合式并联电容器的优点：占地面积小,安装维护方便,可靠性高,运行费用省占地面积小：密集型并联电容器的安装占地面积约为组架式成套占地面积1/3~1/4,并且电容器单台容量越大,则占地面积与容量的比值就越小;安装维护方便：由于密封型电容器的台数少,电容器运到现场后,立即就可就位,比组架式成套安装工作量少,成套安装也较为简单,电容器台数少,电容器单元置于油箱内,巡视工作量小,减轻了运行人员的负担;可靠性高：由于对密集型采取了一些行之有效的措施：①采用元件串内熔丝后再并联的方式, 少数元件击穿后由于内熔丝熔断, 电容量变化不大, 电容器仍可继续运行;②适当降低元件工作场强,在绝缘上留有余度;③采用全膜介质,增强箱内外绝缘;从而提高了并联电容器的运行可靠性;自愈式并联电容器的自愈机理：普通金属化膜在介质疵点被击穿时,两极板间即短路放电产生电弧;在电弧高温作用下,击穿点周围的金属化极板补迅速蒸发,在击穿点周围的金属化极板被同时蒸发,在击穿点周围形成一个绝缘区;当绝缘区的半径达到一定尺寸时,电弧熄灭击穿停止,介质绝缘恢复,自愈过程即完成;自愈式并联电容器的特点：优点：体积小,重量轻,具有自愈性能,损耗小,在低压系统已得到广泛运用;缺点：自愈式电容器的金属化层的自愈性是有限的,电容器长期运行介质老化后,若某一点击穿并企图自愈时,因介电强度不够,不能迅速自愈,电弧产生的热量会引起该点邻近层介质发热,介电强度下降,从而发生击穿并企图自愈而又不能自愈;这样就引发邻近多层介质的企图自愈和击穿;击穿使电流增大,自愈使电流减小,结果电流在较长一段时间不会剧烈增加,若使用串联熔丝进行保护,熔丝不一定会熔断,而连续自愈和击穿产生的大量气体却使电容器外壳鼓肚,直到发生外壳爆裂事故;因此金属化自愈式电容器不能象箔式电容器那样使用串联熔丝作为防爆的安全保护,而要使用压力保护或热保护,此种保护方式的响应时间要比熔丝长,因而金属化并联电容器的保护性能不如箔式电容器液体介质为绝缘油的并联电容器;另外由于电容器本身的自愈作用,电容器的容量会随着时间的推移而有所减小,因而,金属化高压并联电容器在高电压领域的使用和推广还需要进一步努力;。

5. 主要技术性能指标5.1 电容偏差5.1.1 装置实际电容与额定电容之差在额定电容的0～+5%范围内。

5.1.2 装置任何两线路端子之间，其电容的最大值与最小值之比不超过1.02。

5.2 电感偏差5.2.1 在额定电流下，其电抗值的容许偏差为0～+5％。

5.2.2 每相电抗值不超过三相平均值的±2％。

5.3 绝缘水平装置额定电压一次电路1min 工频耐受电压(方均根值)一次电路冲击耐受电压[(1.2～5)/50μs 峰值]二次电路1min 工频耐受电压(方均根值)610353242956075200222单位：kV 表15.4 过负载能力5.4.1稳态过电压 工频过电压U N 最大持续时间说明1.101.151.201.30长期每24h 中30min 5min 1min指长期过电压的最高值不超过1.10U N 系统电压的调整与波动轻负载时电压升高轻负载时电压升高表26. 结构和工作原理6.1 该装置为柜式结构或框架式结构，可以手动投切电容器组，又可配以电压无功自动控制器对电容器组实行自动投切。

6.2 柜式结构装置由进线隔离开关柜、串联电抗器柜、并联电容器柜以及连接的母线组成。

电容器柜可根据补偿容量大小和设置的方案确定柜的数量，一般由多个柜组成。

柜体采用优质冷轧钢板折弯焊接或敷铝锌板折弯拼装而成。

柜体防护等级要求达到IP20。

6.3 结构布局：当单台电容器额定容量为30～100千乏时，所构成的电容器组为三层（单）双排结构，当额定容量为100千乏以上者为二层(单)双排结构，当额定容量为200千乏以上者为单层(单)双排结构。

其外形结构视图详见图1～图8。

5.4.2 稳态过电流：能在方均根值不超过1.1×1.3下长期运行。

5.4.3 用不重击穿的开关投切电容器时可能发生第一个峰值不大于2 2倍施加电压(方均根值)，持续时间不大于1/2周波的过渡过电压。

相应的过渡过电流峰值可能达到100I N ，在这种情况下，允许每年操作1000次。

电容并联和串联无功补偿
电容并联和串联无功补偿是两种常见的无功补偿方式，它们在电力系统中的应用场景和工作原理有所不同。

电容并联无功补偿：这种方式是将电容器直接并联在被补偿设备的同一电路上。

电容器为用电设备提供所需无功电流，从而减轻电力线路、变压器和发电机的负担。

并联电容器是目前电网中应用最为广泛的一种无功补偿方式，尤其在10KV及以下电压等级的供电系统中，几乎所有的无功补偿装置均属于并联电容器补偿。

其主要作用是减小视在电流，提高功率因数，降低损耗，从而提高电力设备的效率。

对用户侧而言，补偿无功还有提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设备的使用效率等作用。

电容串联无功补偿：这种方式是把电容器直接串联到高压输电线路上，主要作用是通过在电网输电侧直接治理进而达到改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗的作用。

由于串联电容器只能应用在高压系统中（在低压系统中由于电流太大无法应用），因此其一般的应用场所是高压远距离输电线路上，用户侧的应用较少。

串联电容无功补偿的原理是利用电容器的容性阻抗抵消线路电感的感性阻抗，从而缩短电气距离，提高线路的输电容量和稳定性。

总的来说，电容并联和串联无功补偿都是为了提高电力系统
的功率因数、降低损耗、提高设备的效率等目的而采取的措施。

具体选择哪种方式需要根据实际情况进行综合考虑。

无功补偿装置的并联与串联应用分析无功补偿是电力系统中至关重要的一项技术。

在电力系统中，无功功率是指电流与电压之间的相位差所产生的功率。

由于电力系统中普遍存在大量的电感负载和电容负载，导致无功功率在电力传输、输配电中的重要性不言而喻。

无功补偿装置是一种用于调整系统无功功率的设备，能够有效地提高电力系统的运行质量和功率因数。

无功补偿装置主要分为并联和串联两种应用方式。

并联无功补偿装置是指将该装置与电力系统并联连接，共同供电给负载。

而串联无功补偿装置是将该装置串联连接于负载之前，通过对负载的电流进行补偿，达到无功功率的控制与调整。

下面将对这两种应用方式进行详细的分析。

1. 并联无功补偿装置的应用分析并联无功补偿装置是将该装置与电力系统的馈线并联连接，通过自动控制电容器的投切，来实现电力系统的无功功率的补偿。

并联无功补偿装置具有以下几个特点：首先，它能够对电力系统的无功功率进行快速响应。

由于采用了电容器进行补偿，电容器具有较高的响应速度，能够快速地吸收或者释放无功功率，提高电力系统的响应速度。

其次，它能够减少电力系统的传输损耗。

在电力系统中，无功功率的存在会导致输电线路上的电压跌落，从而增加了系统的传输损耗。

而并联无功补偿装置的应用可以通过补充无功功率，使电压稳定，减少线路的传输损耗。

再次，它可以提高电力系统的功率因数。

功率因数是评价电力系统运行质量的重要指标。

并联无功补偿装置的应用可以调整电力系统中的无功功率，从而提高功率因数，降低系统的无功损耗。

总之，通过并联无功补偿装置的应用，可以有效地提高电力系统的运行效率和稳定性，降低系统的无功损耗，改善电力质量。

2. 串联无功补偿装置的应用分析串联无功补偿装置是将该装置置于负载之前，通过调整负载的电流波形，达到控制无功功率的目的。

串联无功补偿装置具有以下几个特点：首先，它能够对负载的无功功率进行精确的调整。

通过改变串联无功补偿装置的补偿电流大小和相位，可以精确地调整负载的无功功率，从而使系统的功率因数达到要求。