陳廣柱 ，楊玉昕 ，張雅楠 ，呂培禾 ，王建全

（1.天津天傳電控設(shè)備檢測(cè)有限公司，天津 300300；2.天津電氣科學(xué)研究院有限公司，天津 300180）

低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，用于補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，改善功率因數(shù)，提高電能質(zhì)量[1]。低壓無功功率補(bǔ)償裝置是一種經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的電力電子裝置[2]。目前根據(jù)運(yùn)行參數(shù)和應(yīng)用場(chǎng)合不同，普遍存在的電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置包括無源電力電容補(bǔ)償裝置、有源電力電容補(bǔ)償裝置、有源與無源混合補(bǔ)償裝置、集成電力電容補(bǔ)償裝置等。

低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品的性能、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)要求做了嚴(yán)格的規(guī)定。雖然是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，但是此標(biāo)準(zhǔn)一直是作為強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證依據(jù)的國標(biāo)，目前作為低壓無功功率補(bǔ)償裝置強(qiáng)制性自我聲明認(rèn)證形式和自愿認(rèn)證形式的唯一標(biāo)準(zhǔn)。低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置GB/T 15576—2008《低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置》自2008年6月30日發(fā)布，2009年4月1日實(shí)施以來，至2020年11月19日，歷時(shí)12年，才由新版國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15576—2020《低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置》發(fā)布實(shí)施替換原來的標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。本次新標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目涉及的變化比較多，本文首先介紹新舊標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容差異，然后以具體試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)例分析，對(duì)比新舊標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目差異，對(duì)低壓無功功率補(bǔ)償裝置的試驗(yàn)有一定的借鑒意義。

1 新版補(bǔ)償裝置國家標(biāo)準(zhǔn)中新增及差異內(nèi)容

這里主要分析總結(jié)新版國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15576—2020《低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置》與2008版國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15576—2008《低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置》相比有關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目及參數(shù)變化的內(nèi)容[3-4]：

1）4.3節(jié)補(bǔ)償相數(shù)有變化。新標(biāo)準(zhǔn)描述為依據(jù)補(bǔ)償相數(shù)分為：單相補(bǔ)償裝置、相間補(bǔ)償裝置、三相補(bǔ)償裝置和混合補(bǔ)償裝置（以上三種方式中兩種或兩種以上的混合補(bǔ)償）。相比于舊標(biāo)準(zhǔn)，主要增加了相間補(bǔ)償裝置新內(nèi)容。

2）4.4節(jié)增加了復(fù)合開關(guān)（半導(dǎo)體電子開關(guān)和機(jī)電開關(guān)并聯(lián)的組合體、單片機(jī)CPU控制+磁保持繼電器）的描述，主要是針對(duì)集成低壓無功功率補(bǔ)償功能驗(yàn)證。

3）增加了7.1.3節(jié)絕緣材料的性能、7.1.6節(jié)提升裝置、7.2.1節(jié)對(duì)機(jī)械碰撞的防護(hù)，主要針對(duì)補(bǔ)償裝置的新增項(xiàng)目。

4）7.3.2節(jié)和7.3.3節(jié)中新標(biāo)準(zhǔn)的取值方法與GB/T 7251.1—2013相同，且新標(biāo)準(zhǔn)的要求值降低。

5）8.1節(jié)工頻耐壓要求值有變化，新標(biāo)準(zhǔn)的取值方法與GB/T 7251.1—2013相同，新標(biāo)準(zhǔn)的要求值降低，新、舊版標(biāo)準(zhǔn)中的工頻耐壓值分別如表1和表2所示。

表1 新版標(biāo)準(zhǔn)中的工頻耐壓值Tab.1 Power-frequency withstand voltage in the new standard

表2 舊版標(biāo)準(zhǔn)中的工頻耐壓值Tab.2 Power-frequency withstand voltage in the old standard

6）8.2節(jié)溫升極限有變化，溫升限值表增加了注釋。注1：當(dāng)溫升超過105 K時(shí)，銅很容易產(chǎn)生退火。其他材料有不同的最大溫升值。注2：本表中給出的溫升限值要求在正常使用條件下周圍空氣平均溫度不超過+35℃。在驗(yàn)證過程中，允許有不同的環(huán)境溫度。

7）8.6.3節(jié)有變化，涌流倍數(shù)降低。采用半導(dǎo)體電子開關(guān)或復(fù)合開關(guān)投切電容器的涌流應(yīng)限制在該組電容器額定電流的3倍（舊標(biāo)準(zhǔn)5倍）以下，采用機(jī)電開關(guān)投切電容器的涌流應(yīng)限制在該組電容器額定電流的50倍（舊標(biāo)準(zhǔn)100倍）以下。

8）8.9.2節(jié)和8.9.3節(jié)公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）的限值和公用電網(wǎng)諧波電流允許值有變化，新標(biāo)準(zhǔn)刪除了高電壓部分的限制要求，僅保留了0.38 kV的限制要求。

9）9.14節(jié)噪聲測(cè)試有變化，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)由GB/T 10233—2005《低壓成套開關(guān)設(shè)備和電控設(shè)備基本試驗(yàn)方法》變更成GB/T 3768—2017《聲學(xué)聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)和聲能量級(jí) 采用反射面上方包絡(luò)測(cè)量面的簡易法》。

10）增加9.21節(jié)集成低壓無功功率補(bǔ)償裝置功能驗(yàn)證。9.21.1節(jié)檢測(cè)、控制功能驗(yàn)證，依據(jù)JB/T 9663—2013中8.3節(jié)和8.4節(jié)驗(yàn)證集成低壓無功功率補(bǔ)償裝置的基本功能；9.21.2節(jié)投切開關(guān)的投切功能驗(yàn)證，依據(jù)GB/T 29312—2012中7.3節(jié)驗(yàn)證集成低壓無功功率補(bǔ)償裝置的投切功能；9.21.3節(jié)智能化，依據(jù)GB/T 7251.8—2020中8.2節(jié)驗(yàn)證系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制功能。

2 新舊標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)例分析

本部分主要以集成低壓無功功率補(bǔ)償功能驗(yàn)證、涌流試驗(yàn)、噪聲測(cè)試為例，進(jìn)行實(shí)例分析。

2.1 集成低壓無功功率補(bǔ)償功能驗(yàn)證

此檢測(cè)項(xiàng)目為新標(biāo)準(zhǔn)新增項(xiàng)目，需要依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)通過廠家送試控制部分或者從集成裝置上拆機(jī)測(cè)得，某廠家集成低壓無功補(bǔ)償裝置控制單元如圖1所示。

圖1 集成裝置控制單元Fig.1 Integrated device control unit

依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)9.21.1節(jié)和9.21.2節(jié)測(cè)得某廠家額定容量40 kvar智能集成低壓無功功率補(bǔ)償裝置波形如圖2～圖5所示。

圖2 動(dòng)弦響庫時(shí)間波廝圖（接通）Fig.2 Dynamic response time waveforms（on）

圖3 動(dòng)弦響庫時(shí)間波廝圖（分?jǐn)啵〧ig.3 Dynamic response time waveforms（off）

圖4 動(dòng)弦響庫時(shí)間波廝圖（單相復(fù)合康關(guān)）Fig.4 Dynamic response time waveforms（single-phase composite switch）

圖5 涌流波廝圖(單相復(fù)合康關(guān))Fig.5 Surge waveforms（single-phase composite switch）

依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)9.21.1節(jié)中依據(jù)JB/T 9663—2013測(cè)得的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間波形圖如圖2和圖3所示。

以單相復(fù)合開關(guān)（CPU+磁保持繼電器）為例，依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)9.21.2節(jié)中依據(jù)GB/T 29312—2013測(cè)得的投切裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間波形圖如圖4所示。

以單相復(fù)合開關(guān)（CPU+磁保持繼電器）為例，依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)9.21.2中依據(jù)GB/T 29312—2013測(cè)得的投切裝置的涌流波形圖如圖5所示。

2.2 涌流試驗(yàn)

對(duì)于涌流試驗(yàn)，需核查原試驗(yàn)報(bào)告，如果試驗(yàn)結(jié)果符合新標(biāo)準(zhǔn)的要求，則不必進(jìn)行試驗(yàn)，否則，需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

以某兩個(gè)廠家（A和B）某40 kvar投切開關(guān)類型為復(fù)合開關(guān)（CPU+磁保持繼電器）低壓無功功率補(bǔ)償裝置為例進(jìn)行驗(yàn)證。

對(duì)于廠家A，涌流波形圖如圖6。已知圖中電流鉗變比為1 V/2 A，電容器額定電流為48 A。從圖中可以讀出，三相電容器涌流值為：A相124.676 A，B相86.580 A，C相98.702 A；涌流倍數(shù)計(jì)算分別為A相2.60倍、B相1.80倍和C相2.06倍。

圖6 廠宬A樣品的涌流波廝圖Fig.6 Surge waveforms of factory A sample

對(duì)于廠家B，涌流波形圖如圖7所示。已知圖中電流鉗變比為1 V/2 A，電容器額定電流為48 A。從圖中可以讀出，三相電容器涌流值分別為：A相131.602 A，B相148.918 A，C相131.602 A；涌流倍數(shù)計(jì)算分別為A相2.74倍、B相3.10倍和C相2.74倍。

圖7 廠宬B樣品的涌流波廝圖Fig.7 Surge waveforms of factory B sample

綜上，從廠家A和廠家B的涌流試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，廠家A和廠家B均滿足舊標(biāo)準(zhǔn)中“采用半導(dǎo)體電子開關(guān)及復(fù)合開關(guān)投切電容器的涌流，應(yīng)限制在該組電容器額定電流的5倍以下”，但是廠家B的涌流數(shù)值為B相3.10倍，不滿足新標(biāo)準(zhǔn)中“采用半導(dǎo)體電子開關(guān)及復(fù)合開關(guān)投切電容器的涌流，應(yīng)限制在該組電容器額定電流的3倍以下”，故對(duì)于廠家B，進(jìn)行換版試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果不符合新標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2.3 噪聲測(cè)試

和新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15576—2020對(duì)比，雖然舊標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定背景噪聲的修正（GB/T 10233—2005中表30），但新標(biāo)準(zhǔn)有明確計(jì)算得到背景噪聲修正值K1A，同時(shí)舊標(biāo)準(zhǔn)也未規(guī)定測(cè)試環(huán)境修正值K2A。接下來以某廠家綜合配電箱（JP）實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)新、舊版標(biāo)準(zhǔn)噪聲進(jìn)行實(shí)例分析。

初始參數(shù)數(shù)據(jù)：某廠家綜合配電箱，尺寸為高1.18 m、寬1.65 m和深0.8 m，結(jié)合GB/T 3768—2017中附錄C，對(duì)于此樣品，經(jīng)過測(cè)量路徑計(jì)算后，需要測(cè)得8個(gè)點(diǎn)，分別為：前側(cè)2個(gè)、后側(cè)2個(gè)、左側(cè)1個(gè)、右側(cè)1個(gè)和頂部2個(gè)，共8個(gè)傳聲器采樣點(diǎn)。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3768—2017 7.2.4，取d=1。測(cè)得各采樣點(diǎn)的噪聲源的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)如表3所示。

表3 新版標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例中的測(cè)量結(jié)果Tab.3 Measurements of instance in the new standard

對(duì)于舊標(biāo)準(zhǔn)，正常取前、后、左、右4個(gè)點(diǎn)測(cè)量值，如表4所示。

表4 舊版標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例中的測(cè)量結(jié)果Tab.4 Measurements of instance in the old standard

經(jīng)式（6）計(jì)算得LPm=56.89 dB。經(jīng)對(duì)比，舊標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的聲壓級(jí)未考慮測(cè)試環(huán)境修正值K2A，測(cè)得數(shù)據(jù)未經(jīng)修正，數(shù)據(jù)較新標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)苛。

3 結(jié)論

本文首先對(duì)國標(biāo)GB/T 15576—2020新版補(bǔ)償裝置國家標(biāo)準(zhǔn)中新增及差異內(nèi)容進(jìn)行了分析，然后以新舊標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵典型試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)例分析，列舉了新版標(biāo)準(zhǔn)中集成低壓無功功率補(bǔ)償功能驗(yàn)證試驗(yàn)、涌流試驗(yàn)、噪聲測(cè)試試驗(yàn)的新方法。最后從波形圖、表格用數(shù)據(jù)對(duì)比了新舊標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的實(shí)際差異，給出了具體試驗(yàn)計(jì)算方法及建議，針對(duì)今后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)換版試驗(yàn)、進(jìn)行新標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證試驗(yàn)給出了很好的建議，同時(shí)對(duì)有效快捷地進(jìn)行新標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)有很好的推進(jìn)作用。