高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器

国家标准 GB/T20993一2012 代替GB/T209932007 高压直流输电系统用直流滤波电容器 及中性母线冲击电容器 DCfiltercapaeitorsandneutralbussureeapaeiors forHVDCtransmissionsystem 2012-06-29发布 2012-11-01实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/T20993一2012 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语、定义和缩略语 使用条件 质量要求和试验 设计和结构要求 5 绝缘水平 过负荷 安全要求 标志 l0 11安装和运行导则 附录A(资料性附录高压直流输电系统常用直流滤波器接线图示例 附录B(资料性附录)电容器放电时间的计算公式 20 附录c(资料性附录)高压直流换流站中直流滤波器和中性母线冲击电容器安装布置示意图 参考文献 图A.1双调谐滤波器接线图示例 15 图A.2三调谐滤波器接线图示例 图C.1高压直流换流站中直流滤波器和中性母线冲击电容器安装布置示意图 21 表1温度范围上限用字母代号 表2选择U,时考虑的绝缘水平 表3热稳定性试验时的环境空气温度 lC 表4！电容器的导电杆能承受的扭矩 13
GB/T20993一2012 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准代替GB/T20993一2007《高压直流输电系统用直流滤波电容器》),与GB/T20993一2007相 比主要变化如下 -增加了中性母线冲击电容器的要求(见第1章) 将产品的安装地点扩大到包括户内(见第1章); 将内部熔丝放电试验的试验电压由1.2U、修改为1.5U(见第5.10,2007版的2.10) 1.U修改为1.u.(见第瓦.l.2.w7版的2.l.27 将直流热稳定性试验的试验电压由 将电容器应能承受3次电压极性反转改 将极性反转试验的反转时间由2min修改为10m 为电容器应能承受3个循环电压极性反转(见第5.16,2007版的2.16); 删除了抗震试验一个特殊试验项目(见第5.2.3,2007版的2.2.4). 本标准由电器工业协会提出 本标准由全国电力电容器标准化技术委员会(SAc/Tc45)归口 本标准负责起草单位;西安高压电器研究院有限责任公司 本标准参加起草单位;西安西电电力电容器有限责任公司、桂林电力电容器有限责任公司、上海思 源电力电容器有限公司,浙江省电力试验研究院、机械工业北京电工技术经济研究所、,南方电网科学研 究院有限责任公司、新东北电气(锦州)电力电容器有限公司、陕西合容电气电容器有限公司、深圳市三 和电力科技有限公司、上海库柏电力电容器有限公司、深圳市中沃环华电气科技有限公司,西安ABB电 力电容器有限公司 本标准主要起草人;刘菁、房金兰、田恩文,梁踪、贾华、张建平、梁维宏、郭丽平、王崇枯、严焕玲 黄莹、沈文琪、范莺、蔺跃宏、戈兴茹、王耀、王玲海、吕韬、郭银杏、张爱莉、贺满潮、张健夫、王瑜婧、 李怀玉 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T20993一2007
GB/T20993一2012 高压直流输电系统用直流滤波电容器 及中性母线冲击电容器 范围 本标准规定了高压直流输电系统用直流滤波电容器和中性母线冲击电容器的术语和定义、使用条 件、质量要求和试验,设计和结构等方面的基本要求 本标准适用于高压直流输电(HVDC)换流站直流侧、安装在户内或户外的两类电容器 a)直流滤波电容器:安装在直流滤波器C中的电容器组和电容器单元; b中性母线冲击电容器;安装在换流站直流侧的中性母线与地之间的电容器组和电容器单元 中的电容器组和电容器单冗.其要求参见cGBTw91 本标准不适用于直流滤波器C和C 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2900.16电工术语电力电容器[GB/T2900.16 一1996,neqIEC60050(436):1990 GB/T11024.1标称电压1000V以上交流电力系统用并联电容器第1部分;总则(GB/T11024.1 2010,IEC60871-1;2005,MOD) GB/T11024.4标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第4部分;内部熔丝(GB/T11024.4 -2001,idtIEC60871-4;1996 GB/T13498高压直流输电术语(GB/T13498一2007,IEC60633:1998,IDT) GB/T16927.1高电压试验技术第1部分;一般定义及试验要求(GB/T16927.1一2011. IEC60060-1:2010,MOD GB/T20994高压直流输电系统用并联电容器及交流滤波电容器 术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 GB/T2900.16界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 电容器元件(或元件eapaeitorelementorelement) 由电介质和被它隔开的两个电极所构成的部件 [GB/T11024.1一2010,定义3.1 3.1.2 电容器单元(或单元eapacitorunitorunit) 由一个或多个电容器元件组装于同一外壳中并有引出端子的组装体 [GB/T11024.1一2010,定义3.2]
GB/T20993一2012 3.1.3 i 串联段 SeriesSSectiOn 所有并联连接在一起的电容器单元 3.1.4 电容器台架eapaeitor ”rack 由支撑构架及安装于其上的一个或多个串联段、绝缘子、电容器连接线所构成的组装体 3.1.5 电容器组 )aceitorbank cap 由支撑绝缘子或悬式绝缘子及安装在上面的一个或多个电容器台架,台架间的绝缘子,连接线等构 成的塔式或悬挂式组装体 3.1.6 电容器 capacitor 本标准中,“电容器”一词是当不需要特别强调“电容器单元”或“电容器组”的不同含义时的用语 [GB/T11024.1一2010,定义3.4] 3.1.7 滤波电容器riltereapaeitor 与其他配件,例如电抗器和电阻器连接在一起,对一种或多种谐波电流提供一低阻抗通道的电容器 单元或电容器组 3.1.8 中性母线冲击电容器neutralbussurgecapacitor 位于中性母线和地之间的电容器,吸收因雷电冲击或其他故障时在该处所产生的能量,且可滤除流 经该处的各低次非特征谐波 3.1.9 额定谐振频率ratedresonancefrequeney 设计滤波器时所规定的呈现某一给定低阻抗的频率 3.1.10 直流滤波器cfiter 与平波电抗器和直流冲击电容器(如有)配合,主要功能是降低高压直流输电线和(或)接地极线路 电流或电压波动的滤波器 [GB/T13498一2007,定义9.4] 3.1.11 单调谐滤波器singletunedharmonieiler -种在单一谐振频率下呈现低阻抗的滤波器 3.1.12 双调谐滤波器doubletunedharmoniefilter -种在两个谐振频率下呈现低阻抗的滤波器 3.1.13 三调谐滤波器triple-tunedharmomiecfilter -种在三个谐振频率下呈现低阻抗的滤波器 3.1.14 电容器组的额定电容rated aeitanceofacapacitorbank capa6 C 设计电容器时所采用的电容器组的电容值,由购买方在技术规范书中给出
GB/T20993一2012 3.1.15 电容器单元的额定电容ratedcapacitanceofacapacitorunit 设计电容器时所规定的电容值 由式(1)给出 CN 式中: 电容器组中的电容器单元串联段数; 电容器组中的电容器单元并联数 3.1.16 电容器组的最大持续直流电压 naximumcontinuousDCvoltageofaank Ux 设计电容器时规定的电容器组能够持续运行的最高直流电压 3.1.17 maximumcontinuousDc 电容器单元的最大持续直流电压 voltageofaunit U 由式(2)给出 U U = 式中: Ue 电容器组的最大持续直流电压; S -电容器组中电容器单元的串联段数 3.1.18 电容器组的额定电压ratedvoltageofabank U 直流滤波器高压电容器组(C)额定电压的确定 最大连续直流电压加上从1到50次谐波电压峰值的算术和,同时考虑由于电容器套管受污染 不同、单个电容器单元温升的差异以及任何其他原因引起的电压不均匀分布 由式(3)给出 U=kUx十2 ** 式中 Um 电容器组的最大持续直流电压; U 第n次谐波电压(方均根值); -直流电压分布不均匀系数，一般取k=1.051.1(户内),k=1.21.3(户外. 中性母线冲击电容器组额定电压的确定 b 由式(4)和式(5)两式计算后取较大值: U=kU十/厄习U Uswn U、 5 2. 6 式中: 电容器组的操作冲击耐受水平(峰值. UswL 注:U由购买方给出
GB/T20993一2012 3.1.19 电容器单元的额定电压 ratedvoltageofaunit U 由式(6)给出 U U、= 式中: 电容器组中电容器单元的串联段数 3.1.20 电容器组的额定电流ratedcurentofabanlk IN 由式(7)给出: I 式中: 第n次谐波电流(方均根值 3.1.21 电容器单元的额定电流ratedeurrentofaunit I 由式(8)给出 (8 ！、= 式中: 电容器组中电容器单元的并联数 3.1.22 电容器组的额定容量ratedoutputofabank Q 电容器组在基波和各次谐波下产生的无功功率之和 由式(9)给出 9 Q 式中: 一n次谐波产生的容量 Q 3.1.23 电容器单元的均压电阻gradingresistorofaeapaeitorunit -种装于电容器单元内部的、用于改善电容器单元直流电压分布的电阻 同时,它还可以用作放电 电阻降低电容器单元的剩余电压 3.1.24 电容器单元的内部熔丝internalfuseofa paeitorunit cap8 在电容器单元内部和元件相串联的熔丝 3.1.25 线路端子lineterminal 用来连接到电网导线上的端子
GB/T20993一2012 3.1.26 电容器损耗ceapaeitorlosses 电容器消耗的有功功率 3.1.27 电容器的损耗角正切tagent ofthelssanglef acapacitor tand 在规定的正弦交流电压和频率下,电容器的等效串联电阻与容抗之比 3.1.28 环境空气温度 ambientairtemperature 准备安装电容器处的空气温度 3.1.29 冷却空气温度coolingairtemperature 在稳定状态下,在电容器组的最热区域中两台电容器间外壳最热点连线中点的空气温度 对于大 面与地面平行放置的电容器单元,系指垂直于地面的电容器外壳最热点0.1m处的温度 3.1.30 -statecondition 稳定状态steady 在恒定输出和恒定环境空气温度下电容器所达到的热平衡状态 3.1.31 剩余电压residualvotage 开断一段时间之后电容器端子间尚残存的电压 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件 sIwL操作冲击耐受水平(SwitchingImpulsewithstandLevel SIPl操作冲击保护水平(SwitehingImpuleeProte ectiveLevel LIwL;雷电冲击耐受水平(LightningImpulsewithstandLevel 使用条件 正常使用条件 本标准给出的要求适用于在下列条件下使用的电容器 4.1.1剩余电压 不超过额定电压的10% 4.1.2海拔 不超过1000m 对于大于1000m的使用环境,应考虑海拔修正 4.1.3环境空气温度类别 电容器按温度类别分类,每一类别用一个数字后跟一个字母来表示 数字表示电容器可以运行的 最低环境空气温度 字母代表温度变化范围的上限,在表1中规定了最高值 温度类别覆盖的温度范 一50笔一十55c 围为一
GB/T20993一2012 表1温度范围上限用字母代号 环境温度/ 号 年平均最高 最 24h 平均最高 代 40 30 20 45 25 35 40 30 50 55 45 35 注:这些温度值可在安装地区的气象温度表中查得 电容器可以投人运行的最低环境空气温度应从十5C.一5 ,一40C,一50C这5个优 25 先值中选取 注，经制造方同意,电容器可以在低于上述下限的温度下使用,但投运必须在等于或高于该极限的温度下进行 表1是以电容器不影响环境空气温度的使用条件(例如户外装置)为前提确定的 如果电容器影响空气温度,则应加强通风和(或)另选电容器,以保证表1中的极限值 在这样的装 置中冷却空气温度应不超过表1的温度极限值加5c 任何最低和最高值的组合均可选作电容器的标准温度类别,例如一40/A或一5/C 优先的标准温 度类别为一40/A,一25/A，一25/B,一5/A和一5/C 4.1.4风速 安装运行地区的风速应不超过34m/s 4.1.5污秽等级 不超过c级 注;这些字母等级与先前GB/T5582一1993的数字等级不能直接对应,具体参见GB/T26218.1及GB/T26218.2. 4.1.6地震 安装运行地区的地震烈度应不超过8度 4.1.7 覆冰 mm,10mm,15mm 覆冰厚度:5 非正常使用条件 非正常使用条件由制造方和购买方商定 质量要求和试验 5.1试验要求 5.1.1概述 下面给出了对电容器单元的试验要求
GB/T20993一2012 5.1.2试验条件 除对特殊的试验或测量另有规定外,电容器介质的温度应在+5+35C范围内 当必须进行校正时,使用的参考温度为+20,但制造方和购买方之间另有协议时除外 如果电容器在不通电状态下在恒定环境温度中放置了适当长的时间,则可认为电容器的介质温度 与环境温度相同 如果没有其他规定,则无论电容器的额定频率如何,交流试验和测量均可在50H么或60Hz的频率 下进行,试验电压的波形和偏差应符合GB/T16927.1中的要求 5.1.3试验总则 耐压试验中任何一个元件损坏,都将视为整台电容器未通过试验;在其他试验中,如果任何一项参 数不满足设计要求,都将视为整台电容器未通过该试验 试验分类 试验分为;例行试验、型式试验、特殊试验和验收试验 例行试验 5.2.1 例行试验应由制造方在交货前对每一台电容器进行 如果购买方有要求,则制造方应提供详列这 些试验结果的证明书 例行试验项目如下 a)外观检查(见5.3); b) 电容测量(见5.4); e)电容器损耗角正切(tano)测量(见5.5); d)端子间电压试验(见5.6); 端子与外壳间交流电压试验(见5.7); e) 内部均压电阻测量(见5.8); g)密封性试验(见5.9); h)内部熔丝的放电试验(见5.10). 上述试验顺序不是强制性的 5.2.2型式试验 进行型式试验是为了确定电容器在设计、尺寸、材料和制造方面是否满足本标准中所规定的性能和 运行要求 除非另有规定,每一个拟用来作型式试验的电容器应为经例行试验合格的电容器 型式试验应对与所供电容器有相同设计的电容器进行,或对在设计和工艺上与所供电容器在可能 影响型式试验所要检验的性能方面没有差异的电容器进行 没有必要在同一电容器单元上进行全部型式试验,可以在具有相同特性的不同单元上进行 型式试验应由制造方进行,在有要求时,应向购买方提供这些试验结果的证明书 型式试验项目如下 热稳定性试验(见5.11); b端子与外壳间交流电压试验(见5.12); 端子与外壳间雷电冲击电压试验(见5.13); D 短路放电试验(见5.l4);
GB/T20993一2012 电容随温度的变化曲线测量(见5.15) f 极性反转试验(见5.l6); g)电容器损耗角正切(tan)随温度变化曲线测量(见5.17); h)局部放电试验(见5.18); iD 内部熔丝的隔离试验(见5.19); 套管及导电杆受力试验(见5.20) 特殊试验 型式试验或例行试验之外的一类试验,须经制造方和购买方协商一致后才能进行 特殊试验项目 最高内部热点温度试验(见5.21. 5.2.4验收试验 验收试验主要是购买方在安装前所需进行的试验,此项试验的目的是检验电容器在运输中有否受 到损伤,以确保要安装的电容器是良好的 在有条件时,推荐进行下列项目的试验 外观检查(见5,22); b)端子与外壳间绝缘电阻测量(见5.23); e)电容测量(见5.24); d)端子与外壳间交流电压试验(见5.25). 5.3外观检查(例行试验》) 检查电容器是否存在渗漏油、外壳变形,用量具检验相关的尺寸 检查套管有无损伤,金属件外表面及防腐层是否有损伤和腐蚀 检查爬电比距是否满足设计要求 5.4电容测量(例行试验》 5.4.1测量程序 电容应在(0.9~1.1)U、/厄的工频电压下用能排除由谐波引起的误差的方法进行测量 如果制造方和购买方商定了适当的校正因数,也可以在其他电压下测量 最终的电容测量应在电压试验(见5.6和5.7)之后进行 为了揭示是否有诸如一个元件击穿或一根内部熔丝动作所导致的电容变化,应在其他电气例行试 验之前进行电容初测,初测应在不高于0.15U的交流电压下进行 测量方法的准确度应能满足5.4.2的电容偏差 经过协商,可以要求较高的准确度,在这种情况 下,制造方应说明测量方法的准确度 测量方法的再现性应能检测出一个元件击穿或一根内部熔丝动作 5.4.2电容偏差 电容和额定电容的相差应不超过: 对电容器单元,一3%+3%; 对电容器组，-1%+1%; 电容器组各串联段的电容的最大值与最小值之比应不超过1.05.
GB/T20993一2012 5.5电容器损耗角正切(tan)测量(例行试验 5.5.1测量程序 电容器损耗角正切(tano)应在(0.91.1)U、//厄的工频电压下用能排除由谐波引起的误差的方法 进行测量 5.5.2电容器损耗角正切(tanb)要求 电容器损耗角正切(tan)的要求应由制造方和购买方协商确定 电容器损耗角正切(tano)是在5.5.1条件下的测量值 5.6端子间电压试验(例行试验》 一电容器均应承受2.6倍额定电压的直流试验电压,历时10 每 s,见式(10) 试验期间,应既不发 生击穿也不发生闪络 U,=2.6U 10 注:如果电容器在例行试验后再次进行试验,则第二次试验推荐采用75%U 的电压 5 端子与外壳间交流电压试验(例行试验 所有端子均与外壳绝缘的电容器单元,试验电压应施加在连接在一起的端子与外壳之间,历时10s" 电容器单元的试验电压根据下面的步骤进行计算 a)首先计算电容器单元的额定雷电冲击耐受电压,由式(11)给出: U，=Uw. " 式中: Umm 电容器组的雷电冲击耐受水平(峰值),其值由系统设计给定 IwL. 电容器组中电容器单元的串联段数; S -同一台架上相对于外壳连接电位的最大串联单元数 b)在表2中选择与U值相等或最为接近但不低于U值的雷电冲击耐受电压 该雷电冲击耐受电压所对应的额定短时工频耐受电压即为电容器单元端子与外壳间交流电压 试验的试验电压值 试验期间,应既不发生击穿也不发生闪络 表2选择U，时考虑的绝缘水平 单位为千伏 额定短时工频耐受电压 额定雷电冲击 额定操作冲击 绝缘等级 设备最高电压U 耐受电压 耐受电压 湿试/干试 方均根值 方均根值) 峰值 峰值 方均根值 3.6 40 18/25 60 7.2 23/30 75 12.0 30/42 15 18.0 105 40/55 24.o 125 50/65 20 35 40.5 185 80/95
GB/T20993一2012 内部均压电阻测量(例行试验 内部均压电阻的检验方法由制造方选择 本试验应在5.6的电压试验之后进行 均压电阻测量值与设计值的相差应不超过一5%十5%,电容器组各串联段均压电阻的最大值与 最小值之比应超过1.05 注，均压电阻可同时用来当做放电电阻使用,其要求可参见9.1. 5 g 密封性试验(例行试验》 单元(在无涂层状态下)应经受能有效地检测出其外壳和套管上任何渗漏的试验,试验程序由制造 方确定,制造方应说明所使用的试验方法 如果制造方没有规定试验程序,则试验应按下述程序进行:将未通电的电容器单元加热,使各个部 位均达到不低于70C的温度,并在此温度下保持至少8h,不应发生渗漏 建议使用适当的指示剂 5.10内部熔丝的放电试验(例行试验 带有内部熔丝的电容器应能承受一次短路放电试验,试验电压应为直流1.5UN,通过尽可能靠近电 容器的,电路中不带任何外加阻抗的间隙进行试验 放电试验前后应测量电容 两次测得值之差应小于一根内部熔丝熔断所引起的变化量 5.11热稳定性试验型式试验 5.11.1概述 本试验是用来: 确定电容器在过负荷条件下的热稳定性; -确定电容器获得损耗测量再现性的条件 5.11.2测量程序 将被试电容器单元放置于另外两台具有相同额定值并施加与被试电容器相同电压的单元(陪试单 元)之间 也可采用两台装有电阻器的模型电容器作为陪试单元,应调节电阻器的损耗使得模型电容器 的内侧面靠近顶部的外壳温度等于或高于被试电容器相应处的温度 单元之间的间距应等于或小于正 常间距 此试验组应放置于静止空气的加热封闭箱中,其相对位置及放置方式应符合制造方对现场安 装的规定 封闭箱中的环境空气温度应等于或高于表3所示的相应温度 此温度应以具有热时间常数 约1h的温度计来检验 应对此温度计加以屏蔽,使其受到三个通电试品热辐射的可能性最小 表3热稳定性试验时的环境空气温度 代 环境空气温度/C 40 45 50 55 被试电容器应进行交流试验和直流试验 如果交流试验和直流试验在同一台被试电容器进行,则先进行交流试验 对被试电容器应施加交 10
GB/T20993一2012 流电压,历时24h 在试验期间内应调整电压大小,使得电容器实际产生的损耗为实际运行条件下最 大损耗的1.44倍 在最后6h内,应测量外壳接近顶部处的温度至少4次 在整个6h内温升的增加 应不大于1K 如果观察到较大的变化,则试验应继续进行直到在6h内的连续4次测量满足上述要求 为止 在交流试验结束后的15min内对被试电容器施加1.2倍的最大持续直流电压(U.),历时24h 在 最后6h内,应测量外壳接近顶部处的温度至少4次 在整个6h内温升的增加应不大于1K 如果观 察到较大的变化,则试验应继续进行直到在6h内的连续4次测量满足上述要求为止 如果选择两台被试电容器分别进行交流试验和直流试验,每项试验的试验方法与上述相同.但持续 时间最少为48h 试验可不分先后顺序 试验前后应在5.1.2的温度范围内测量电容(见5.4.1),并将两次测得值校正到同一介质温度 两次测得值之差应小于相当于一个元件击穿或一根内部熔丝动作之量 在解释测量结果时,应考虑以下两个因索 -测量的复现性; 在没有任何电容器元件击穿或内部熔丝熔断的情况下,介质的内部变化可能引起电容的微小 变化 注当检验温度条件是否符合要求时,应考虑在试验期间内电压、,频率和环境空气温度的波动,为此建议绘出这些 参数和外壳温升对时间的函数曲线 端子与外壳间交流电压试验(型式试验 所有端子均与外壳绝缘的电容器单元,试验电压应施加于连接在一起的端子与外壳之间,历时 1min 电容器单元的试验电压可根据5.7中a)e)的步骤进行计算 本试验对户内使用的单元为干试,对户外使用的单元在淋雨条件下见GB/T16927.1)进行 在 淋雨条件下进行试验时,套管的位置应与运行时的位置相一致 试验期间,应既不发生击穿也不发生闪络 注，如果制造方能提供表明该套管能承受1min湿试验电压的单独的型式试验报告,则拟安装在户外的单元也可只 进行干试 在这个单独的型式试验中,套管的位置应与运行时的位置相一致 5.13端子与外壳间雷电冲击电压试验(型式试验 所有端子均与外壳绝缘的单元应承受下列试验 在连接在一起的端子与外壳之间施加15次正极性冲击之后,接着再施加15次负极性冲击 改变极性后,在施加试验冲击前允许先施加儿次较低幅值的冲击 如果满足下列要求,则认为电容器通过了试验 未发生击穿; 在每一极性下未发生多于两次的外部闪络 波形未显示不规则性,或与在降低了的试验电压下记录的波形无显著差异 另一种方法是单元承受3次正极性冲击,除不允许发生闪络外,以上的验收准则均适用 雷电冲击电压试验应按GB/T16927.1进行,但其波形为(1.25)/504s,试验电压由式(12) 给出 12 U=1.1Uwt 式中 电容器组的雷电冲击耐受水平 Uuw 11
GB/T20993一2012 S 电容器组中电容器单元的串联段数; -同一台架上相对于外壳连接电位的最大串联单元数 试验时根据仪表的指示,放电声音,观察或复测电容等方法来检验电容器是否损坏 55 .14短路放电试验(型式试验) 单元应充以直流电,然后通过尽可能靠近电容器放置的间隙放电 电容器应在10min内承受5次 这样的放电 试验电压应为2.5U/厄 在试验后的5min内,应对单元进行一次端子间电压试验(见5.6) 在放电试验前和电压试验后均应测量电容 两次测得值之差应小于相当于一个元件击穿或一根内 部熔丝动作之量 注:短路放电试验的目的是为了揭示内部连接中的缺陷 5.15电容随温度的变化曲线测量(型式试验) 电容器单元应分别在工频(50Hz或60H2)和额定谐振频率下测量电容 测量时电容器单元的平均介质温度应至少包括在环境温度下限施加不包括谐波的电容器最低运行 电压时的温度,以及在环境温度上限施加最大负荷运行电压时的温度,但不仅限于这两点 测量应在电容器单元的温升稳定后进行 应在上连温度范围内选择足够多的温度茜量点(不少于3个点).以便建立电容随温度的变化曲线 并由此获得运行中可能出现的最大,最小电容值 5.16极性反转试验(型式试验 该试验仅用于直流滤波器C中的电容器单元 电容器单元应能承受1.1倍的最大持续直流电压(U,)并保持2h,然后在10ms内改变电压极性 并保持相同的幅值,同样再保持2h,之后再进行一次电压极性反转并保持2h 电容器应能承受3个循环电压极性反转 在试验前后均应测量电容 两次测得值之差应小于一个元件击穿或一根内部熔丝动作之量 5.17电容器损耗角正切(tan)随温度变化曲线测量(型式试验》 电容器单元应在(0.91.1儿、厄的工频电压下用能排除由谐波引起的误差的方法进行测量 测 量应至少包括环境温度下限和最高内部热点温度的值,但不仅限于这两点 应尽可能的选择足够多的点,以便建立电容器损耗角正切tano)随温度的变化曲线 5.18局部放电试验(型式试验 试验电压为直流 给电容器单元施加2U的电压1s,然后降至1.5U的电压保持60min 测量最后30min的局部 放电量 在试验前后均应测量电容 两次测得值之差应小于相当于一个元件击穿或一根内部熔丝动作 之量 5.19内部熔丝的隔离试验(型式试验 试验方法参见G;B/T11024.4 12
GB/T20993一2012 ,U 试验电压为直流,下限电压为0.7，上限电压 式中: 电容器组的最大持续直流电压 Ux s 电容器组中电容器单元的串联段数; Us -电容器组的操作冲击保护水平 JsIm. 在熔断了的熔丝间隙之间施加1.8U.(U、为元件电压)的直流试验电压,历时10s 注:若购买方在技术规范书中给出了Um,可直接选用;若未给出,可采用UsmL/1.2 5.20套管及导电杆受力试验(型式试验 在套管顶部加与套管垂直的水平拉力1min,重复5次;在套管顶部导电杆加扭矩 引出端子的套管及导电杆的机械强度 -电容器套管应能承受500N的水平拉力 -电容器导电杆能承受的最大扭矩应符合表4中数据 表4电容器的导电杆能承受的扭矩 接线头螺纹 螺母扳手的扭矩/(Nm) M10 10 M12 15 M16 30 M20 52 5.21最高内部热点温度试验(特殊试验 该试验用以确定最高内部热点温度上升至高于环境温度时与外壳温度间的关系 电容器的放置同 5.11.2 施加电压使电容器最高内部热点温度达到制造方规定的数值,并达到稳定状态 试验前后应 测量电容,两次测得值之差应小于相当于一个元件击穿或一根内部熔丝动作之量 5.22外观检查(验收试验》 同5.3 5.23端子与外壳间绝缘电阻测量(验收试验 用2500V绝缘电阻表测量 两出线端子短接后接绝缘电阻表的一端,另一端接电容器外壳 测 量值应大于5000MQ. 5.24电容测量(验收试验 用电容表或电桥进行测量 5.25端子与外壳间交流电压试验(验收试验 端子与外壳间交流电压试验为5.7试验电压值的75%,历时1min 设计和结构要求 1 电容器组 o 在电容器组的设计中,应至少考虑以下因素: 13
GB/T20993一2012 在安装、运行和维护期间的机械负荷; -内部或外部故障使电容器承受到的电动力; 风力; 积雪覆冰载荷 -抗震要求 由于温度和负荷变化引起的膨胀和伸缩的影响 6.2电容器台架 制造方应提供电容器台架及全部附属设备,包括支撑构架,电容器单元,绝缘子和连接件等 电容 器台架应便于安装到电容器组上 在设计中应考虑减少噪声的措施 每 -电容器台架都应明确标明 该台架在装配完毕后的总重量; 该台架所属的电容器组; 该组作为备用电容器单元的最大和最小电容值; -适当的警告牌 所有结构部件在电气上应相互连接以确保检修时能有效接地 台架上应带有适当的检修用接地端 子 台架部件不允许通过负荷电流 6.3电容器单元 电容器单元优先采用内部熔丝保护 设计中应考虑在电容器单元的寿命期内因预期的环境温度变化和负荷条件,包括短期和暂态负荷 条件的变化所引起的膨胀和收缩 制造方应提供用来判断电容器单元箱体的正常膨胀和由电容器损坏 造成的膨胀的判据 电容器单元应当用螺丝和螺母紧固在电容器台架上 每一电容器单元的安装应便于从台架上拆卸 和更换而不需拆卸其他电容器单元 当电容器单元较重时,应提供专门的搬运工具 电容器单元套管的接线端子与电容器单元间的连接线应采用相同的材料,并应在额定电流下长期 稳定工作 电容器单元中的液体材料对环境应是安全可靠并可生物降解的 其尽可能无毒和无腐蚀性 不能 采用含有多氯联苯(PCB)类的液体材料 6.4保护 由于直流滤波器的电容器组通常是由串联单元和并联单元组合成的,而单元通常是由串联元件和 并联元件组合成的,所以可采用多种保护方法,例如: 采用内部熔丝保护,熔丝的设计应保证任一电容器元件都能在故障时安全地断开,而不影响相 邻熔丝的正常运行; 电容器组内的不平衡保护; -通过在线或离线测量,监测滤波器调谐状态,以确定故障位置; 故障单元或对地电压值的直接或遥测、显示 指示电容器故障严重程度的单独故障报警,包括如果继续运行会导致电容器雪崩故障时,自动 切除此滤波器支路 6.5可听噪声 制造方应对每一电容器组给出声级水平的计算,该计算基于工程技术规范书中所附的技术参数中 14
GB/T20993一2012 给出的电流或电压 也可以采用类似的电容器组在运行中现场测到的声级水平的计算结果代替上面的计算值 机械设计 6. 6 制造方应提供完整的电容器组,包括所有的台架,连接件,支持绝缘子和与底座固定的连接盘 制造方应通过计算检验电容器组的机械强度 电容器装置应安装在一底座上,此底座不需由制造方提供 6.7绝缘子 由于直流恒定的电压极性使直流绝缘吸附更多的污秽,导致更坏的闪络特性,要求采用更大的爬距 和绝缘间隙 绝缘子上的最小标称爬电距离应由技术规范书中给出的技术数据计算得出 6.8端子 制造方应提供电容器组内各种电压等级与外部连接的端子,这些端子应与电容器单元分开安装 6.9爬电距离 按购买方要求 6.10无线电干扰(RIV)设计 电容器组应在户外晴天夜晚无可见电晕 6.11焊接 应光滑,避免虚媒,裂缝及其他任何缺陷， 6.12 表面处理 电容器的外壳和构架应采用防腐材料或涂料,以具有良好的防腐特性,所采用的表面处理标准和工 艺经由购买方确认 绝缘水平 电容器的绝缘水平由系统设计给定 过负荷 制造方应根据用户要求提供电容器的实际短时过负荷能力 安全要求 放电器件 电容器单元应装有从U、的初始峰值电压放电到75V或更低电压的放电器件,最长放电时间 为10 min 15
GB/T20993一2012 内部均压电阻可用来当做放电电阻使用,但要核算是否满足安全要求 放电器件不能代替在接触电容器之前将电容器端子短路并接地 注:如果要求更短的放电时间和更低的剩余电压,这种情况购买方应通知制造方 9.2外壳连接 电容器外壳应备有供连接用的螺栓,使电容器金属外壳的电位得以固定,并能承受对壳击穿时的故 障电流 9.3环境保护 当电容器是用不允许扩散到环境中的材料浸溃时,必须采取预防措施 若国家在这方面有法律上 的要求(见10.3)时,应在电容器单元和电容器组上作出标记 9.4其他安全要求 当国家有关安全规则有特殊要求时,购买方应在询价时予以说明 10 标志 10.1电容器单元的铭牌 在每一电容器单元的铭牌上应给出下列资料 a)制造方名称 b 电容器单元的名称 电容器单元的型号 d)识别编号及制造年份 年份可以是识别编号的一部分或采用代码形式 额定电压U、,kV 额定电流I,A 额定谐振频率,Hlz g h实测电容4F 均压电阻值,M 温度类别(见4.1.3) k)绝缘水平U,kV(仅适用于所有端子均与外壳绝缘的单元). 绝缘水平应以一斜线隔开的两个数字表示,第一个数字给出工频试验电压的方均根值,kV;第二个 数字给出雷电冲击试验电压的峰值,kV(例如30/75) 内部熔丝,如装有时,应以符号表示 m浸溃剂的化学名称或商业名称(此标志也可在警告牌上表明,见10.3). n)参考GB/T20993(加上发布年份) 10.2电容器组的说明书或铭牌 制造方应根据购买方的要求,在说明书或铭牌在上至少给出下列资料 制造方名称; a b)电容器组的名称 电容器组的型号 c d)额定电容,F e)额定电压UN,kV; 16
GB/I20993一2012 f绝缘水平U,两端间额定雷电冲击耐受电压/操作冲击耐受电压的峰值,kV; g)电容器组切出与再投人之间所需的最短时间(见4.1.1和附录B) 10.3警告牌 如果电容器中含有可能污染环境(见9.3)的或可能在其他方面有害例如易燃性)的材料,则应按 照国家的有关法规在单元上作出标记 11 安装和运行导则 11.1概述 过电压和过热将使电容器的寿命缩短,因此应" 严格控制和规定运行条件(即:温度、电压及电流 应当注意,在系统中近邻电容的引人可能产生不利的运行条件(例如谐波放大,电机自激、操作过电 压、音频遥控装置不能正常工作等) 由于电容器的类型不同且涉及的因素很多,不可能用简单的规则概括所有可能情况下的安装及运 行 下面资料给出的是需加以考虑的较为重要的儿点 此外,必须采纳制造方和供电部门的建议 额定电压的选择 11.2 电容器的额定电压由直流输电工程系统设计确定 11.3运行温度 11.3.1概述 对电容器的上限运行温度应予以注意,因为这对其寿命有很大影响 当电容器介质达到低于温度类别下限温度时,介质中有发生局部放电的危险,这不仅在电容器开始 通电时是这样,而且在运行期间当电容器的介质损耗低造成的温升甚小时也是这样 11.3.2安装 电容器组的安装采用直立式和悬挂式两种结构 电容器的安装应便于以对流和牺射来散发由电容器损耗所产生的热量 任何封闭间的通风和电容 器单元的布置均应使空气能在每一单元的周围良好地流通 这一点对于成行迭层安装的单元尤其 重要 受到太阳或任何高温面辐射的电容器的温度将增高 根据冷却空气的温度及冷却强度、辐射的强 度及持续时间,可能需要采取下列措施" -防止电容器受到辐射 -选择为用于较高环境空气温度而设计的电容器(例如以类别一5/B代替一5/A,或者其他适当 设计的电容器》 采用额定电压比11.2所规定的更高的电容器 采用强迫冷风 安装在高海拔(超过1000m)地区的电容器,其对流散热能力将有所降低 这一点在确定单元的 容量时应予以考虑 但是,在这样的海拔下,环境温度通常较低 冰冻地区的均压环底部应钻6mm的滴水孔 17
GB/T20993一2012 11.3.3高的环境空气温度 代号为C的电容器通常适于在大多数热带地区使用 然而在有些地区,那里的环境空气温度可能 要求使用代号为D的电容器 在电容器经常受到几小时太阳辐射的地方(例如沙漠地区),即使其环境 温度不是过高,仍可能需要代号为D的电容器(见11.3.2) 在特殊场合,环境空气温度最高值可能高于55,或日平均温度高于45,该处又无法改善冷却 条件,则应使用特殊设计的或较高额定电压的电容器 11.4特殊使用条件 除了在11.3所涉及的条件外,对下列任一特殊使用条件,购买方均应通知制造方 高的相对潭度;可能需要使用特殊设计的绝缘子,应洼意到外部熔断器有被其表面溯气凝露旁 路的可能性 快速的霉菌生长;金属、陶瓷材料及一些油漆与清漆都不会助长霉菌 当使用杀菌剂时,其毒 性保持时间最多几个月 总之在装置中灰尘等落积处霉菌有可能生长发展 -腐蚀性大气:在工业及沿海地区都会遇到腐蚀性大气 应该注意到,在较高温度的气候下,这 种大气的作用要比在温和的气候下更为严重 甚至在户内也可能存在高腐蚀性大气 污秽当电容器安装在高度污秽的地区时,应采取特殊的预防措施 海拔超过1000m;用在海拔高度超过1000m的电容器将受到特殊条件的作用 其选型应由 购买方与制造方协商确定(见11.3.2) -地震地区;有些地区地震的概率较高,这将影响安装在这些地区的电容器或电容器组的机械设 计 购买方应说明加速度幅值和阻尼值 18
GB/T20993一2012 附 录A 资料性附录 高压直流输电系统常用直流滤波器接线图示例 A.1图A.1给出了双调谐滤波器接线图示例 一C 扣 接中性母性 接中性母性 图A.1双调谐滤波器接线图示例 A.2图A.2给出了三调谐滤波器接线图示例 宁C R C 接中性母性 图A.2三调谐滤波器接线图示例 19
GB/T20993一2012 B 附 录 资料性附录 电容器放电时间的计算公式 放电到额定电压10%的时间由式(B.1)给出 2.30 =2.30Rc B.1 n(UUR 式中: 从U、放电到U，的时间,单位为秒(s) 单元的额定电压,单位为伏(V); U 允许剩余电压,单位为伏(V); UR 放电到额定电压10%的时间,单位为秒(s); t 电容器的均压电阻值,单位为兆欧姆(MQ) R 电容器的电容值,单位为微法(aF). 如果严格遵守5.8的限值,则 1380 B.2 l n(UN75 20
GB/T20993一2012 c 附 录 资料性附录 高压直流换流站中直流滤波器和中性母线冲击电容器安装布置示意图 图c.1给出了高压直流换流站中直流滤波器和中性母线冲击电容器安装布置示意图 直流高压线路 交流系统 至接地极 上 十 卡 专 M / 说明 直流滤波器; -中性母线冲击电容器 图c.1高压直流换流站中直流滤波器和中性母线冲击电容器安装布置示意图 21
GB/T20993一2012 参 考 文 献 [1]GB/T26218.1污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第1部分;定义、信息和 -般原则(GB/T26218.1一2010,IEC/Ts60815-1;2008,MOD 污秘条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第2部分;交流系统用 [2]GB/T26218.2 瓷和玻璃绝缘子(GB/T26218.2一2010,IEC/TS60815-2;2008,MOD [3]GB/T311.1绝缘配合第1部分:定义、原则和规则(GB/T311.1一2012,IEC60071-1: 2006,MOD 22

高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器GB/T20993-2012

引言

随着我国电力工业的发展，高压直流输电系统已经得到了广泛应用。在高压直流输电过程中，为了保证系统的正常运行，必须使用直流滤波电容器和中性母线冲击电容器来对电路进行滤波和补偿。同时，为了保证这些器件的安全可靠，GB/T20993-2012标准对其进行了严格的规定和要求。

直流滤波电容器

直流滤波电容器是高压直流输电系统中的重要组成部分，其主要作用是对脉动直流信号进行滤波，使其变为平稳的直流信号。直流滤波电容器通常由多个电容单元串联而成，其容量范围一般在数百微法到几千微法之间。直流滤波电容器的质量和性能对高压直流输电系统的运行稳定性和安全性起着至关重要的作用。

中性母线冲击电容器

中性母线冲击电容器是高压直流输电系统中的另一个重要组成部分，其主要作用是对直流电路中的谐波进行补偿。中性母线冲击电容器通常由多个电容单元并联而成，其容量范围一般在数百微法到几千微法之间。中性母线冲击电容器的质量和性能对高压直流输电系统的谐波抑制效果和安全稳定运行起着至关重要的作用。

GB/T20993-2012标准

GB/T20993-2012标准是我国规定高压直流输电系统中使用直流滤波电容器和中性母线冲击电容器的标准，其中包括了这些电容器的型号、技术要求、试验方法以及检验规则等方面的内容。该标准的制定和实施，为保障高压直流输电系统的安全稳定运行提供了重要的技术支持。

总结

直流滤波电容器和中性母线冲击电容器是高压直流输电系统中必不可少的组成部分，它们的质量和性能对于系统的谐波抑制效果、滤波效果以及安全稳定运行都有着至关重要的作用。GB/T20993-2012标准的实施，将进一步推动我国高压直流输电技术的发展和完善。

高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器的相关资料

和高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器类似的标准

GB/T20993-2012

高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器

2022/10/23 15:00:38 现行