單臺電容器容量選擇與外殼耐爆能量的關系研究

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

單臺電容器容量選擇與外殼耐爆能量的關系研究

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

摘 要：電容器在運行過程中會發生，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《并聯電容器裝置設計規范》GB50227-2008對此做了強條規定，每串聯段容量不能超3900kVar,但行標《35kV～220kV變電站無功補償裝置設計技術規定》DL/ T5242-2010中計算串聯段電容器臺數公式與此規范沖突，并未真正領會國標中強條的意圖，本文從原理上分析兩規范沖突的原因，并給出正確的結論及工程中如何正確執行規范。

關鍵詞：電容器；容量；選擇；耐爆能量；研究

0 引言

為了并聯電容器安全運行，在《并聯電容器裝置設計規范》GB50227-2008（以下簡稱電容器國標）中4.1.2條第3款規定每個串聯段的電容器并聯總容量不應超過 3900kVar ，按本規范條文說明，此數值是基于15kJ耐爆能量得出。而在《35kV～220kV變電站無功補償裝置設計技術規定》DL/T5242-2010（以下簡稱電容器行標）附錄B中給出并聯電容器每個串聯段的最大并聯臺數公式，兩規范的相關內容，有所沖突，本文分析兩規范沖突原因所在，并給出結論，在此基礎上通過實例給出現場串聯段電容器最大臺數選擇的正確方法。

1 單臺電容器容量與外殼耐爆能量的關系公式推導

根據電容器國標第5.2.4條,條文說明，并聯電容器每個串聯段的電容器并聯總容量不應超過 3900kVar是來自于GBZ 11024.3-2001 《標稱電壓1kV以上交流電力系統用并聯電容器 第3部分 并聯電容器和并聯電容器組的保護》第5.3.1條，而該規范又引自IEC/TR60871-3：1996，因此每個串聯段的電容器并聯總容量不應超過 3900kVar，的權威性毋庸質疑。按該規范第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——每相串聯段的電容器的總容量，kVar;

Ug——電容器額定電壓，Um——峰值電壓，kV;

fN——系統額定頻率，Hz

Ezx——廠家保證的電容器外殼能承受的爆裂能量，kJ;

假設每相串聯段的電容器臺數為MZD，則有

MZD——每相串聯段的電容器的最大并聯臺數;

Qed——單臺電容器的額定容量，kVar

2 行標中最大并聯臺數計算

電容器行標附錄B中給出并聯電容器每個串聯段的最大并聯臺數公式最大并聯臺數按以下公式計算:

比較公式（1）和公式（2），發現，最大并聯臺數相差了1臺。

3 沖突原因分析

如圖所示，串聯段并聯臺數為M，從圖中可以看出，在確定串聯段最大容量時，是考慮其中第M臺電容器發生了擊穿故障時，此串聯段其余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，不能超過3900kVar。

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

而在電容器國標中把3900kVar作為整個串聯段的電容器總容量的約束條件，看上去并非完全合理，但是為了約束整個串聯段的電容器總容量，必須給出一個具體的數值時，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，規范無法用一個確定具體的數來作為約束條件。

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

圖1

4 規范適用原則

通常來說國標大于行標，而行標又常常得到實踐的檢驗，經調研各變電站分散式電容器在現場安全運行多年，說明行標公式經受了實踐的檢驗，但是3900 kVar來知國標，且為強制條文并與國際標準接規，執行過程中不應突破。行標應根據國標作出調整，以免在實際運用中出現違備國標強條的事情發生。

5 結論

DL/T5242-2010中關于電容臺數的公式違背了國標強調，應作出調整，工作中各廠家和設計院在相應設計中也應遵循國標強調，讓設計偏于保守，讓設備運行更趨于安全。

參考文獻：

[1]并聯電容器裝置設計規范GB50227-2008[S]．

[2]35kV～220kV變電站無功補償裝置設計技術規定 DL/T5242-2010[S]．

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