单台电容器容量选择与外壳耐爆能量的关系研究

丁绍俊,胡树旺,李文武,赵岱平（国网安徽省池州供电公司,安徽 池州 4700；国网安徽省电力公司培训中心,合肥 300 ）

单台电容器容量选择与外壳耐爆能量的关系研究

丁绍俊1,胡树旺1,李文武1,赵岱平2
（1国网安徽省池州供电公司,安徽 池州 247100；2国网安徽省电力公司培训中心,合肥 230022 ）

摘 要：电容器在运行过程中会发生，因外壳耐爆能量不足而引起电容器击穿事故，为了保证电容器能安全可靠运行，国标《并联电容器装置设计规范》GB50227-2008对此做了强条规定，每串联段容量不能超3900kVar,但行标《35kV～220kV变电站无功补偿装置设计技术规定》DL/ T5242-2010中计算串联段电容器台数公式与此规范冲突，并未真正领会国标中强条的意图，本文从原理上分析两规范冲突的原因，并给出正确的结论及工程中如何正确执行规范。

关键词：电容器；容量；选择；耐爆能量；研究

0 引言

为了并联电容器安全运行，在《并联电容器装置设计规范》GB50227-2008（以下简称电容器国标）中4.1.2条第3款规定每个串联段的电容器并联总容量不应超过 3900kVar ，按本规范条文说明，此数值是基于15kJ耐爆能量得出。而在《35kV～220kV变电站无功补偿装置设计技术规定》DL/T5242-2010（以下简称电容器行标）附录B中给出并联电容器每个串联段的最大并联台数公式，两规范的相关内容，有所冲突，本文分析两规范冲突原因所在，并给出结论，在此基础上通过实例给出现场串联段电容器最大台数选择的正确方法。

1 单台电容器容量与外壳耐爆能量的关系公式推导

根据电容器国标第5.2.4条,条文说明，并联电容器每个串联段的电容器并联总容量不应超过 3900kVar是来自于GBZ 11024.3-2001 《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器 第3部分 并联电容器和并联电容器组的保护》第5.3.1条，而该规范又引自IEC/TR60871-3：1996，因此每个串联段的电容器并联总容量不应超过 3900kVar，的权威性毋庸质疑。按该规范第5.3.1条能量限值条件是按电容器电压为额定电压峰值的1.1倍以及耐爆能量为15kJ计算得出：

Q——每相串联段的电容器的总容量，kVar;

Ug——电容器额定电压，Um——峰值电压，kV;

fN——系统额定频率，Hz

Ezx——厂家保证的电容器外壳能承受的爆裂能量，kJ;

假设每相串联段的电容器台数为MZD，则有

MZD——每相串联段的电容器的最大并联台数;

Qed——单台电容器的额定容量，kVar

2 行标中最大并联台数计算

电容器行标附录B中给出并联电容器每个串联段的最大并联台数公式最大并联台数按以下公式计算:

比较公式（1）和公式（2），发现，最大并联台数相差了1台。

3 冲突原因分析

如图所示，串联段并联台数为M，从图中可以看出，在确定串联段最大容量时，是考虑其中第M台电容器发生了击穿故障时，此串联段其余M-1台完好电容器对故障电容器放电，假定单台电容器的耐爆能量为15kJ,则M-1台电容器的放电容量按前述公式推导，不能超过3900kVar。

3900kVar是M-1台完好电容器的总能量，并非整个串联段的总能量，因此在行标公式中多加了一台如图1。

而在电容器国标中把3900kVar作为整个串联段的电容器总容量的约束条件，看上去并非完全合理，但是为了约束整个串联段的电容器总容量，必须给出一个具体的数值时，由于在不同和场合所需要电容器的补偿容量并不固定，每台电容器的容量并非只有一个值，而是一个不确定的值，规范无法用一个确定具体的数来作为约束条件。

又考虑到电容器故障时，还有一部分还自电网的能量，因此把3900kVar作为整个串联段的约束条件，就设计来说偏向保守，更趋安全，因此也是合理的。

图1

4 规范适用原则

通常来说国标大于行标，而行标又常常得到实践的检验，经调研各变电站分散式电容器在现场安全运行多年，说明行标公式经受了实践的检验，但是3900 kVar来知国标，且为强制条文并与国际标准接规，执行过程中不应突破。行标应根据国标作出调整，以免在实际运用中出现违备国标强条的事情发生。

5 结论

DL/T5242-2010中关于电容台数的公式违背了国标强调，应作出调整，工作中各厂家和设计院在相应设计中也应遵循国标强调，让设计偏于保守，让设备运行更趋于安全。

参考文献：

[1]并联电容器装置设计规范GB50227-2008[S]．

[2]35kV～220kV变电站无功补偿装置设计技术规定 DL/T5242-2010[S]．

作者简介：丁绍骏（1978-），男，安徽池州人，工程师，从事电网运行及自动化运行工作。