丁紹俊,胡樹旺,李文武,趙岱平（國網(wǎng)安徽省池州供電公司,安徽 池州 4700；國網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心,合肥 300 ）

單臺電容器容量選擇與外殼耐爆能量的關(guān)系研究

丁紹俊1,胡樹旺1,李文武1,趙岱平2
（1國網(wǎng)安徽省池州供電公司,安徽 池州 247100；2國網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心,合肥 230022 ）

摘 要：電容器在運行過程中會發(fā)生，因外殼耐爆能量不足而引起電容器擊穿事故，為了保證電容器能安全可靠運行，國標(biāo)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》GB50227-2008對此做了強條規(guī)定，每串聯(lián)段容量不能超3900kVar,但行標(biāo)《35kV～220kV變電站無功補償裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)定》DL/ T5242-2010中計算串聯(lián)段電容器臺數(shù)公式與此規(guī)范沖突，并未真正領(lǐng)會國標(biāo)中強條的意圖，本文從原理上分析兩規(guī)范沖突的原因，并給出正確的結(jié)論及工程中如何正確執(zhí)行規(guī)范。

關(guān)鍵詞：電容器；容量；選擇；耐爆能量；研究

0 引言

為了并聯(lián)電容器安全運行，在《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》GB50227-2008（以下簡稱電容器國標(biāo)）中4.1.2條第3款規(guī)定每個串聯(lián)段的電容器并聯(lián)總?cè)萘坎粦?yīng)超過 3900kVar ，按本規(guī)范條文說明，此數(shù)值是基于15kJ耐爆能量得出。而在《35kV～220kV變電站無功補償裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)定》DL/T5242-2010（以下簡稱電容器行標(biāo)）附錄B中給出并聯(lián)電容器每個串聯(lián)段的最大并聯(lián)臺數(shù)公式，兩規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容，有所沖突，本文分析兩規(guī)范沖突原因所在，并給出結(jié)論，在此基礎(chǔ)上通過實例給出現(xiàn)場串聯(lián)段電容器最大臺數(shù)選擇的正確方法。

1 單臺電容器容量與外殼耐爆能量的關(guān)系公式推導(dǎo)

根據(jù)電容器國標(biāo)第5.2.4條,條文說明，并聯(lián)電容器每個串聯(lián)段的電容器并聯(lián)總?cè)萘坎粦?yīng)超過 3900kVar是來自于GBZ 11024.3-2001 《標(biāo)稱電壓1kV以上交流電力系統(tǒng)用并聯(lián)電容器 第3部分 并聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器組的保護》第5.3.1條，而該規(guī)范又引自IEC/TR60871-3：1996，因此每個串聯(lián)段的電容器并聯(lián)總?cè)萘坎粦?yīng)超過 3900kVar，的權(quán)威性毋庸質(zhì)疑。按該規(guī)范第5.3.1條能量限值條件是按電容器電壓為額定電壓峰值的1.1倍以及耐爆能量為15kJ計算得出：

Q——每相串聯(lián)段的電容器的總?cè)萘?，kVar;

Ug——電容器額定電壓，Um——峰值電壓，kV;

fN——系統(tǒng)額定頻率，Hz

Ezx——廠家保證的電容器外殼能承受的爆裂能量，kJ;

假設(shè)每相串聯(lián)段的電容器臺數(shù)為MZD，則有

MZD——每相串聯(lián)段的電容器的最大并聯(lián)臺數(shù);

Qed——單臺電容器的額定容量，kVar

2 行標(biāo)中最大并聯(lián)臺數(shù)計算

電容器行標(biāo)附錄B中給出并聯(lián)電容器每個串聯(lián)段的最大并聯(lián)臺數(shù)公式最大并聯(lián)臺數(shù)按以下公式計算:

比較公式（1）和公式（2），發(fā)現(xiàn)，最大并聯(lián)臺數(shù)相差了1臺。

3 沖突原因分析

如圖所示，串聯(lián)段并聯(lián)臺數(shù)為M，從圖中可以看出，在確定串聯(lián)段最大容量時，是考慮其中第M臺電容器發(fā)生了擊穿故障時，此串聯(lián)段其余M-1臺完好電容器對故障電容器放電，假定單臺電容器的耐爆能量為15kJ,則M-1臺電容器的放電容量按前述公式推導(dǎo)，不能超過3900kVar。

3900kVar是M-1臺完好電容器的總能量，并非整個串聯(lián)段的總能量，因此在行標(biāo)公式中多加了一臺如圖1。

而在電容器國標(biāo)中把3900kVar作為整個串聯(lián)段的電容器總?cè)萘康募s束條件，看上去并非完全合理，但是為了約束整個串聯(lián)段的電容器總?cè)萘?，必須給出一個具體的數(shù)值時，由于在不同和場合所需要電容器的補償容量并不固定，每臺電容器的容量并非只有一個值，而是一個不確定的值，規(guī)范無法用一個確定具體的數(shù)來作為約束條件。

又考慮到電容器故障時，還有一部分還自電網(wǎng)的能量，因此把3900kVar作為整個串聯(lián)段的約束條件，就設(shè)計來說偏向保守，更趨安全，因此也是合理的。

圖1

4 規(guī)范適用原則

通常來說國標(biāo)大于行標(biāo)，而行標(biāo)又常常得到實踐的檢驗，經(jīng)調(diào)研各變電站分散式電容器在現(xiàn)場安全運行多年，說明行標(biāo)公式經(jīng)受了實踐的檢驗，但是3900 kVar來知國標(biāo)，且為強制條文并與國際標(biāo)準(zhǔn)接規(guī)，執(zhí)行過程中不應(yīng)突破。行標(biāo)應(yīng)根據(jù)國標(biāo)作出調(diào)整，以免在實際運用中出現(xiàn)違備國標(biāo)強條的事情發(fā)生。

5 結(jié)論

DL/T5242-2010中關(guān)于電容臺數(shù)的公式違背了國標(biāo)強調(diào)，應(yīng)作出調(diào)整，工作中各廠家和設(shè)計院在相應(yīng)設(shè)計中也應(yīng)遵循國標(biāo)強調(diào)，讓設(shè)計偏于保守，讓設(shè)備運行更趨于安全。

參考文獻：

[1]并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范GB50227-2008[S]．

[2]35kV～220kV變電站無功補償裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)定 DL/T5242-2010[S]．

作者簡介：丁紹駿（1978-），男，安徽池州人，工程師，從事電網(wǎng)運行及自動化運行工作。