SDJ 251985 《并联电容器装置设计技术规程》.docx
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SDJ251985《并联电容器装置设计技术规程》
SDJ25-1985《并联电容器装置设计技术规程》
SDJ 25-85
(试行)
主编部门:
水利电力部西南电力设计院
批准部门:
中华人民共和国水利电力部
施行日期:
1985年2月12日
中华人民共和国水利电力部
关于颁发《并联电容器装置设计
技术规程》(试行)的通知
(85)水电电规字第11号
为了适应电力建设进展的需要,并统一并联电容器装置设计标准,我部生产司和电力规划设计院于1982年托付西南电力设计院组织编制部颁标准《并联电容器装置设计技术规程》,参加编制的有东北电力设计院和西北电力设计院。
经主编单位和参加单位的努力工作,并在向有关设计、运行、科研等单位征求意见的基础上,于1984年11月由电力规划设计院和生产司对《并联电容器装置设计技术规程》送审稿进行了审查。
现批准《并联电容器装置设计技术规程》SDJ25—85颁发试行。
各单位在试行中要注意总结体会,如发觉有不妥和需要补充之处,请将意见随时函告西南电力设计院并抄送我部生产司和电力规划设计院,以便修改时参考。
1985年2月12日
第一章总则
第1.0.1条 本规程适用于35~220kV变电所内单组容量为2000kvar、10(6)kV及以上的并联电容器装置(以下简称电容器装置)新建和扩建的工程设计。
关于单组容量小于2000kvar电容器装置的设计,可参照执行。
第1.0.2条 电容器装置的设计必须执行国家的技术经济政策,并应按照安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境、运行和检修要求等,合理地选择接线方式、布置型式和操纵、爱护方式,做到安全可靠、经济合理和运行检修方便。
第1.0.3条 电容器装置的总容量应按照电力系统无功规划设计、调相调压计算及技术经济比较确定。
关于35~110kV变电所中电容器装置的总容量,
按照无功功率就近平稳的原则,可按主变压器容量的10%~30%考虑。
第1.0.4条 遵照本规程设计的电容器装置,尚应符合现行的国家和水利电力部的有关标准、规范和规程的规定。
第二章接线
第一节一般规定
第2.1.1条 电容器装置的接线,应使电容器的额定电压与接入电网的运行电压相配合。
第2.1.2条 确定电容器装置的分组容量应满足下列要求:
一、分组电容器投切时,不得发生谐振;
二、投切一组电容器引起所在母线电压变动不宜超过2.5%;
三、应与配套设备的技术参数相适应。
电容器装置在满足上述要求的情形下;宜减少分组,加大分组容量。
第2.1.3条 电容器装置宜装设在主变压器的低压侧或要紧
负荷侧。
第二节接线方式
第2.2.1条 小电流接地系统的电容器装置应采纳中性点不接地的星形或双星形接地。
第2.2.2条 电容器装置每相的电容器,应采纳先并联后串联的连接方式。
第三节配套设备及其连接
第2.3.1条 电容器装置应当设置满足电容器运行要求的专用断路器。
分组断路器不能满足开断短路的要求时,应增设开断短路用的总断路器。
第2.3.2条 两组及以上的电容器组并列进行,如其合闸涌流超过回路设备允许值,应在每组回路中设置串联电抗器。
当装设电容器装置引起的高次谐波含量超过规定承诺值时,应在回路中设置限制谐波的串联电抗器。
限制谐波的电抗器,可兼作限制涌流的电抗器。
需要限制短路电流时,串联电抗器可兼作限流电抗器。
第2.3.3条 串联电抗器装设在电容器的中性点侧或电源侧,应按照电容器装置的接线方式、电抗器的动热稳固电流、绝缘水平及母线短路容量等由技术经济比较确定。
第2.3.4条 电容器装置的操作过电压超过设备承诺值时,应在断路器的电容器侧靠近电容器装设氧化锌避雷器。
第2.3.5条 电容器装置宜装设接地用隔离开关。
第2.3.6条 电容器的外壳直截了当接地时,爱护单台电容器的熔断器应接于电源侧。
第2.3.7条 电容器组必须加装放电装置,并与电容器组直截了当连接。
第三章电器和导体选择
第一节一般规定
第3.1.1条 电容器装置的电器和导体,应按照其技术条件及安装地点的环境条件选择和校验。
第3.1.2条 电容器装置的电器和导体应满足正常运行、短路故障及操作过程的要求。
第3.1.3条 电容器装置的电器和导体的长期承诺电流,应不小于电容器组额定电流的1.35倍。
第3.1.4条 半露天布置的电容器装置的电器应选用屋外型设备。
第3.1.5条 高海拔地区应选用高原型电容器装置的电器,湿热带地区应选用适用于湿热带地区的产品。
第二节电容器
第3.2.1条 电容器承担的稳态过电压不应超过电容器额定电压的1.1倍。
当电容器的额定电压不满足实际运行电压要求时,可将两台或两台以上串联使用。
第3.2.2条 电容器的选择应承诺稳态过电流达到电容器额定电流的1.3倍。
关于具有最大电容正偏差的电容器,该过电流承诺值应达到电容器额定电流的1.43倍。
第3.2.3条 单台电容器的容量选择应按电容器组单相容量和每相电容器的串、并联台数确定。
每相各串联段中电容器的并联台数宜小于最大并联台数。
第3.2.4条 电容器的环境温度,应按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进行校验。
第3.2.5条 单台容量100kvar及以上的电容器应选用有内放电电阻的电容器。
第三节断路器
第3.3.1条 电容器装置的断路器除应满足一样断路器的技术条件外,尚应符合下列要求:
一、合闸时触头不应有明显弹跳、熔焊;
二、分闸时不应重击穿;
三、应有承担合闸涌流的能力;
四、经常投切的断路器应具有频繁操作的能力。
当选择的设备难以满足上述一、二项要求时,必须有操作过电压的防护措施。
第3.3.2条 当电容器装置采纳有总断路器和分组断路器的接线时,总断路器应具有切除其所连接的全部电容器和短路电流的能力。
第四节熔断器
第3.4.1条 爱护单台电容器的熔断器应采纳专用熔断器,且宜优先选用喷逐式熔断器。
第3.4.2条 熔断器的额定电压不得低于电容器的额定电压,最高工作电压应为额定电压的1.1倍。
第3.4.3条 限流式熔断器不宜使用在低于其额定电压的电网中。
第3.4.4条 熔断器熔体的额定电流可按电容器额定电流的1.5~2.0倍选择。
第五节串联电抗器
第3.5.1条 限制合闸涌流的串联电抗器的电抗值,应按断路器、电流互感器等设备所承诺的涌流值进行选择。
第3.5.2条 限制高次谐波和涌流的串联电抗器的电抗值,应使回路对被限制的谐波的总阻抗呈感性;对限制五次及以上的谐波可选用(5%~6%)
(
为电容器组每相的容抗,下同);对限制三次及以上谐波可选用(12%~13%)
。
第3.5.3条 串联电抗器的长期最大承诺电流等于1.35倍额定电流时,电抗值不应低于90%额定电抗。
第六节放电装置
第3.6.1条 放电装置宜选用专用放电线圈,当用单相电压互感器代替时,其技术特性应满足放电装置的要求。
第3.6.2条 放电装置的额定电压不应低于电容器组的额定电压,其稳态过电压承诺值应与电容器组相一致。
第3.6.3条 放电装置的放电特性应满足下列要求:
一、手动投切的电容器组的放电装置,应能使电容器组上的剩余电压在5min内自额定电压峰值降至50V以下;
二、自动投切的电容器组上的剩余电压在5s内自电容器组额定电压峰值降至0.1倍电容器组额定电压及以下。
第3.6.4条 放电装置的容量应满足在最大放电容量下放电时的热稳固要求,并应满足二次负荷及电压变比误差的要求。
第3.6.5条 放电装置的有功损耗不宜超过其额定容量的1%。
第七节导体及其他
第3.7.1条 单台电容器至母线或熔断器的连接线的长期承诺电流,不应小于单台电容器额定电流的1.43倍,尚应考虑机械强度的要求。
第3.7.2条 选择氧化锌避雷器时,应按照避雷器的连接方式,可能显现的过电压倍数和电容器组容量,校验通流容量。
第3.7.3条 双星形中性线电流互感器,应选匝间绝缘加大型产品,或一次并联低压氧化锌避雷器。
第四章爱护、操纵和测量装置
第一节一般规定
第4.1.1条 电容器装置应具有单台电容器故障、电容器组内部故障、过负荷、外部连接线短路及系统运行专门情形的爱护。
第4.1.2条 测量表计的量程应满足电容器组的最大承诺电流及最高承诺电压的要求。
第二节保护装置
第4.2.1条 单台电容器应当设置专用熔断器作为电容器内部故障的爱护。
第4.2.2条 电容器组的内部故障,按电容器组不同接线方式分不采纳下列类型爱护方式:
一、星形接线的电容器组可采纳开口三角电压爱护;
二、多段串联的星形接线的电容器组也可采纳电压差动爱护或桥式差电流保护;
三、双星形接线的电容器组可采纳中性线不平稳电压或不平稳电流爱护。
第4.2.3条 对电容器装置的过电流和内部连接线的短路,应当设置过电流保护。
当有总断路器及分组断路器时,电流速断动作于总断路器分闸。
第4.2.4条 电容器装置应当设置母线过电压爱护,带时限动作于信号或分闸。
在设有自动投切装置时,可不另设过电压爱护。
第4.2.5条 电容器装置宜设置失压爱护,当母线失压时,自动将电容器装置切除。
第三节控制
第4.3.1条 电容器装置宜在主操纵室集中操纵。
第4.3.2条 按照电容器装置在电网中的作用、设备情形和运行体会等,可采用下列投切方式:
一、担负电力系统调压的电容器装置可采纳按电压、无功功率及时刻等组合条件分组自动投切;
二、关于主变压器具有有载调压装置的变电所,可对电容器装置与主变压器分接头进行综合调剂;
三、35~110kV变电所中电容器装置可采纳分不按电压、无功功率或时刻等自动投切;
四、关于日负荷变化不大、母线电压稳固的变电所,电容器装置日投切次数各三次及以下时,可采纳手动投切。
第4.3.3条 自动投切装置的接线,应有防止爱护跳闸时误投入电容器装置的闭锁回路,并应当设置操作解除操纵开关。
关于综合操纵装置,应当设置改变操纵方式的切换开关。
第4.3.4条 电容器装置操纵回路严禁设置自动重合闸。
第4.3.5条 在变电所备用变压器或互为备用的母线段自投装置使备用断路器合闸前,应先将被投母线上的电容器装置联锁切除,并闭锁电容器自投装置。
第四节测量装置
第4.4.1条 电容器装置应当设置下列外表:
一、总回路应分相设置电流表,在分组回路中每组可只设置一只电流表;
二、应当设置一只电压表,切换测量各线电压。
母线已有电压表时,不得另设置;
三、总回路应当设置无功功率表,分组回路可只设置无功电度表。
第五章布置和安装
第5.0.1条 电容器装置应按照环境条件、设备技术参数及当地的实践体会,选择屋外、半露天(即屋外搭遮阳棚)或屋内的布置型式。
第5.0.2条 电容器装置的构架设计,应考虑便于爱护和更换设备,分层布置不宜超过三层,每层不应超过两排,四周及层间不应当设置隔板,以利通风散热。
第5.0.3条 电容器装置的安装尺寸不应小于表5.0.3所列数值。
表5.0.3电容器装置安装尺寸表
注:
电容器间距应按制造厂规定,无制造厂提供的数据时,可按不小于100mm考虑。
第5.0.4条 电容器装置应当设置爱护通道1),其宽度(净距)不宜小于1200mm。
爱护通道与电容器间应当设置网状遮栏。
电容器构架与墙或构架之间设置检修走道2)时,其宽度不宜小于1000mm。
注:
1)爱护通道——正常运行时巡视、停电后进行检修及更换设备的通道。
2)检修走道——停电后打开网门后方能进行检修和更换设备的走道。
第5.0.5条 电容器装置半露天布置时,应按屋外布置确定安装尺寸。
第5.0.6条 电容器组的绝缘水平应与电网的绝缘水平相配合。
电容器与电网绝缘水平一致时,应将电容器外壳与构架可靠接地;电容器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构架上,电容器外壳应与构架可靠连接。
35、63kV电容器组的绝缘构架应分相设置。
第5.0.7条 串联电抗器的绝缘水平低于电网时,应将其装在与电网绝缘水平相一致的绝缘平台上。
第5.0.8条 电容器装置应有防止小动物进入的措施。
第5.0.9条 电容器套管与母线应使用软导体连接。
不得利用电容器套管支承母线。
单套管电容器组的接壳导线,应由接壳端子的连接线引出。
第5.0.10条 熔断器应安装在通道侧,并应幸免熔丝熔断时引起事故损坏邻近设备。
第5.0.11条 未装设接地隔离开关的电容器装置应当设有挂接地线的端子。
第5.0.12条 电容器装置的钢构架应采取镀锌等防锈措施。
第六章防火和通风
第一节防火
第6.1.1条 电容器室及半露天布置的遮阳棚为丙类生产建筑物,其耐火等级应按二级考虑。
电容器装置的构架应采纳非燃烧材料。
电容器装置的地面屋内宜采纳水泥沙浆抹面并压光,也可铺沙;屋外宜采纳水泥沙浆抹面,也可铺碎石。
第6.1.2条 电容器装置与其他建筑物或要紧电气设备之间无防火墙时,其防火间距不应小于10m。
由于条件限制,电容器室与其他生产建筑物连接布置时,其间应当设防火隔墙。
第6.1.3条 电容器装置必须就近设置消防设施,并应当设有总的消防通道。
第6.1.4条 电容器室不宜设置采光玻窗,门应向外开启。
相邻两电容器室之间的门应能向两个方向开启。
第6.1.5条 电容器装置宜布置在变电所年主导风向的下风侧。
第二节通风
第6.2.1条 电容器室的通风应按排除室内余热考虑,余热量包括电容器装置的散热和屋顶太阳辐射热。
第6.2.2条 电容器室的通风量,应按照电容器温度类不,按夏季排风温度不超过电容器所承诺的最高环境空气温度运算。
第6.2.3条 电容器室应第一考虑自然通风,当其不满足排热要求时,可采纳自然进风、机械排风的通风方式。
第6.2.4条 确定电容器装置布置的朝向,应综合考虑减少太阳辐射热和利用夏季主导风的散热作用。
电容器室屋顶应采取隔热措施。
第6.2.5条 电容器室的进、排风口应有防止雨雪和小动物进入的措施。
附录一谐振容量运算
发生n次谐波谐振的电容器容量,按下面近似运算式运算
(附1.1)
式中Qcx——发生n次谐波谐振的电容器容量(Mvar);
Sd——电容器装置安装处的母线短路容量(MV·A);
n——谐波次数,即谐振频率与电网基波频率之比;
A——电容器装置每相感抗(XL)与每相容抗(Xc)的比值,
即 A=XL/Xc
附录二电容器组投入电网时的涌流运算
一、单组电容器投入时涌流的运算
附图2.1单组电容器涌流运算值电路图
L0—网络每相等值电感;L—串联电抗器和接线每相电感;
C—电容器组每相电容;DL—断路器
单组电容器涌流运算的等值电路如附图2.1所示。
由等值电路可列出回路微分方程,经推导整理可得出合闸瞬时涌流的最大值Lymax为
(附2.1)
(附2.2)
上二式中Iymax——合闸涌流最大值(kA,峰值);
Ie——电容器组额定电流(kA);
Xc——电容器组每相容抗(Ω);
——网络感抗(ωL0)与电容器装置串联感抗(ωL)的综合值(Ω);
fy——涌流频率(Hz);
f——电网基波频率(Hz)。
二、并联电容器组追加投入时涌流的运算
附图2.2并联电容器组涌流运算等值电路图
L1~Lm—第1组到第m组电容器组每相串联电抗器及接线的电感;
C1~Cm—第1组到第m组电容器组每相电容;DL—断路器
设有m组电容器,最后一组(即第m组)在电源电压为最大值Umax时投入,电源产生的涌流不计;母线电感合并到各电容器组串联电感内。
运算第m组投入时的合闸涌流(等值电路如附图2.2)。
由附图2.2可导出下列公式
(附2.3)
(附2.4)
当并联各组电容器容量相等时,式(附2.3)可改写为
(附2.5)
(附2.6)
上四式中Ue——电容器组额定线电压(kV,有效值);
CΣ——并联电容器组的等值电容值(μF),等于已运行的各组电容器的电容并联再与投入电容器组的电容串联;
LΣ——等值电感值(μH),可按等值电容的方法求得。
当计及母线电感时按每米1μH考虑;
m——电容器分组数(m=2,3,4…);
Qcd——单组电容器容量(kvar);
ω——电网基波角频率,ω=314rad/s;
L——串联电抗器及连接线每相电感(μH);
C——每组电容器每相电容值(μF)。
附录三稳态电压升高的运算
一、电容器装置接入母线后,引起的稳态电压升高值可按下式运算
(附3.1)
式中ΔU——电压升高值(kV);
Uzm——电容器装置未接入时的母线电压(kV);
Qc——接入母线的电容器总容量(Mvar)。
二、电容器组接入串联电抗器后,电容器的端电压将升高,其值可按下式计算
(附3.2)
式中Uc——电容器的端子运行电压(kV);
UeM——电容器装置的母线电压(kV);
N——每相电容器的串联段数。
附录四放电装置放电时刻的运算
采纳放电线圈或电压互感器放电时,放电电流通常是衰减振荡波,现在,放电时刻t可按下式运算
(附4.1)
式中t——从2Uex降到Ur的放电时刻(s);
Lf——放电回路的电感(H);
Lf——放电回路的电阻(Ω);
Uex——电容器组的额定相电压(V);
Ur——承诺剩余电压(V)。
附录五电容器装置继电爱护整定运算
一、过电流爱护
(一)动作电流
(附5.1)
式中Idz——动作电流(A);
Kk——可靠系数;
Kjx——接线系数。
当电流互感器接成星形时为1;
N1——电流互感器变比。
(二)灵敏度校验
(附5.2)
式中K
(2)lm——爱护装置的灵敏系数;
——系统最小运行方式下,爱护装置安装处的三相短路电流稳态值(二次值,A)。
爱护装置应带0.2s以上时限以躲过涌流。
二、电容器组内部故障爱护
(一)开口三角电压爱护
(附5.3)
(附5.4)
(附5.4a)
上三式中Udz——动作电压(V);
Ny——电压互感器变比;
Klm——灵敏系数,取1.25~1.5;
Uch——差电压(V);
K——因故障而切除的电容器台数;
β——任意一台电容器击穿元件的百分数;
M——每相各串联段电容器并联台数。
由于三相电容的不平稳及电网电压的不对称,正常时存在不平稳零序电压Uobp,故应进行校验,即
Udx≥KkUobp (附5.5)
(二)双星形接线中性线不平稳电压或不平稳电流爱护
1.不平稳电压爱护
(附5.6)
(附5.7)
(附5.7a)
式中U0——中性点不平稳电压(V);
Mb——双星形接线每臂各串联段的电容器并联台数。
当采纳星形中性点电压偏移爱护时,零序电压运算公式与上式同。
2.不平稳电流爱护
(附5.8)
(附5.9)
(附5.9a)
上三式中I0——中性点间流过的电流(A);
Ied——每台电容器额定电流(A)。
为了躲开正常情形下的不平稳电压和不平稳电流,均应校验动作值,即
(附5.10)
(附5.11)
(三)电压差动爱护
(附5.12)
(附5
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