-
中华人民共和国国家标准
高电压并联电容器
GB
3983.2
—
89
代替
GB
3983
—
83
High voltage shunt capacitors
中华人
民共和国机械电子工业部
1989-03-21
批准
1990-01-01
实施
本标准等效采用国际标准
IEC871
—
1(1987)
《额定电压
660V
以上交流电力
系
统用并联电容器第一部分：
总则、
性能、
< br>试验和标志—安全要求—安装和运行
指
南》
。
1
主题内容与适用范围
本标准规定了高电压并联电容器的术语、
性能与结构要求、
试验方法、
检验
< br>
规
则及其标志等。
本标准适用于并联连接于频
率
50Hz
或
60Hz
、
额定电压高于
1000V
的
交流电
力
系统中，用来改善功率因数
的电容器。
本标准不适用于下列电容器：
a.
自愈式电容器；
b.
交流滤波电容器。
2
引用标准
GB 311.1
高压输变电设备的绝缘配合
GB
311.2
～
311.6
高电压试验技术
GB 6915
高原电力电容器
GB 11024
高电压并联电容器耐久性试验
GB 11025
并联电容器用内部熔丝和内部过压力隔离器
ZB K48 003
并联电容器电气试验规范
JB 3840
并联电容器单台保护用高压熔断器
3
术语
3.1
电容器元件
(
或元件
)
由电介质和被它隔开的电极所构成的部件。
3.2
电容器单元
(
或单元
)
由一个或多个电容器元件组装于单个外壳中并有引出端
子的组装体。
3.3
电容器组
电气上连接在一起的一组电容器单元。
3.4
电容器
在本标准中，
当不必特别强调
“电容器
单元”
或
“电容器组”
时，
则用术语
“电
容器”
。
3.5
线路端子
用来连接到电力线路上的端子。
注：在多相电容器中，拟连接到中性线上的端子不算作
线路端子。
3.6
放电器件
跨接在单元的线路端子上或母线之间以及装在单元内部的一种器件。当电容
器从电源脱开后它能在规定的时间内把电容器上的剩余电压实际上降低到零
。
3.7
内部熔丝
在电容器单元内部，与一元件或元件组相串联的熔丝。
3.8
额定频率
f
n
设计电容器时所采用的频率。
3.9
额定电压
U
n
设计电容器时所采用的电压
(
方均根值
)
。
3.10
额定电容
C
n
设计电容器时所采用的电容值。
3.11
额定电流
I
n
设计电容器时所采用的电流
(
方均根值
)
。
3.12
额定容量
Q
n
由额定频率、额定电压
(
或额定电流
)
和
额定电容计算得出的无功功率。
3.13
损耗
电容器所消耗的有功功率。
注：
电容器的损耗应包括所有
部件产生的损耗。
例如：
对于单元应包括由电
< br>
介
质、
内部熔丝、
内部放电器件、
连接件等产生的损耗；
对于电容器
组则包括由
单
元、外部熔断器、母线
、放电电阻和阻尼电抗器等所产生的损耗。
3.14
损耗角正切值
tg
δ
电容器在规定的正弦交流电压和频率下的损耗与无功功率之比值。
3.15
电容器的最高允许电压
在规定条件下，电容器能够承受一规定时间的最高交流
电压
(
方均根值
)
。
3.16
电容器的最大允许电流
在规定条件下，电容器能够承受一规定时间的最大交流
电流
(
方均根值
)
。
3.17
剩余电压
在电容器脱开电源一定时间后其端子间残留的电压。
3.18
稳定状态
在恒定的容量和恒定的周围空气温度下，电容器所达到的热平衡状态。
< br>
3.19
环境空气温度
准备安装电容器的地点的空气温度。
3.20
冷却空气温度
在稳定状态条件下，在电容
器组的最热区域中两单元之间的中间测得的空气
温度。如仅为
一单元，则指在距离电容器外壳
0.1m
、距离底部三分之二高
处测
得
的温度。
4
产品分类
4.1
环境空气温度类别
安装运行地区环境空气温度范围为
-50
～
+55
℃。在此温度范围
内按电容器所
能适应的环境空气温度范围分为若干温度类别，
每一温度类别均以一斜线隔开
的
下限温度值和上限温度的字母代号来表示。
下限温度为电容器可以投入
运行的最低环境空气温度，其值由
+5
，
-5
，
- 25
，
< br>-40
-50
5
个数值中选取。
上限温度为电容器可以连续运行的最高环境空气温度。字母代号与环境空气
温度上限的关系如
表
1
所
示。
任何下限温度和上限温度的组合均可选为电容器的标准温度类别。优先选用
的标准温度类别是：
-40/A
，
-25/B
，
-5/A
及
-5/C
。
电容器运行时的冷却空气温度应不超过相应温度类别的
最高环境空气温度加
5
℃。
表
1
注：表
1
的温度值可由气象资料查得。
4.2
额定电压
电容器单元额定电压的优先值如下：
1.05
，
3.15
，
6.6/
3
，
6.3
，
10.5
，
11/
3
，
1
1
，
12/
3
，
12
，
19kV
。
< br>注：允许制造可以用串联连接得到本条件规定电压的电容器单元。
4.3
额定容量
单相单元额定容量的优先值如下：
30
，
50
< br>，
100
，
200
，
334 kvar
。
三相单元额定容量的优先值如下：
100
，
200
kvar
。
注：根据用户需要可以制造其他额定值的单元。
5
技术要求
5.1
使用要求
5.1.1
海拔
安装运行地区的海拔不超过
1000m
。
注：
用于海拔高于
1000m
的地区
的电容器，
按
GB
6915
的分级由购买方与制
造
厂协商提供适当的产品。
5.1.2
环境空气温度
应符合与电容器相应的温度类别。
5.1.3
化学条件
安装场所应无有害气体及蒸汽；应无导电性或爆炸性尘埃。
5.1.4
机械条件
安装场所应无剧烈的机械振动。
5.1.5
投入时的剩余电压
当电容器投入运行时，其端
子上的剩余电压应不超过额定电压的
10%
。
< br>
5.1.6
过载荷
5.1.6.1
稳态过电压
电容器的连接运行电压为<
/p>
1.00
U
n
，
且能在如
表
2
所规定的稳态过电压下运
行
相应的时间。
能为电容器所耐受而不受到
显著损伤的过电压值取决于持续时间、总的次数
和电容器的温度。
表
2
中高于
1.15
U
n
< br>的过电压是以在电容器的寿命期间发生总共不超过
200
次
为前提确定的。
表
2
5.1.6.2
操作过电压和过电流
用不重击穿的开关投切电容
器时可能发生第一个峰值不大于
2
2
倍
施加电压
(
方均根值
)
，持续时间不大于
1/2
周
波的过渡过电压。相应的过渡过电流的峰值
可
能达到
100
I
n
。在这种情况下，允许每年操作
1000
次。当需
对电容器作更为
频繁
的操作时，
稳态过电压的量值和持续时间以及过渡过电流均应限制到一个
较低的
水平。其限值由制造厂和购买方协商确定。
5.1.6.3
稳态过电流
电容器单元应适于在方均根值不超过
< br>1.30
倍于该单元在额定频率、额定正弦
电压和无过渡状态时产生的电流的稳态过电流下连续运行。由于实际电容可能
为
1.10
C
n
，这个过电流可能达到约
1.43
I
n
。
这个过电流是由谐波和高至
1
.10
U
n
的过电压共同作用的结果。
5.1.6.4
最大允许容量
在计入稳态过电压、稳态过电流和电容正偏差各因素的
作用下，电容器总的
容量应不超过
1
.35
Ω
。
5.1.6.5
工频加谐波过电压
电容器运行中工频加谐波的
过电压应不使过电流超过
5.1.6.3
条的规定值。
如果电容
器在不高于
1.10
U
n
下长期运行，则包括所有谐波分量在内的电压峰
值
应不超过
1.2
2
U
< br>n
。
注：当需将电容器安装在不符合本条规定的环境中使用
时，购买方应与制造
厂协商。
5.2
性能与结构要求
5.2.1
放电器件
如果单元内部装有放电器件，
则该放电器件应能使单元上的剩余电压在
10min
内自
2
U
n
降至
75V
以下。
注：根据购买方需要，可以装置在更短时间内减至更低
电压的放电器件。
5.2.2
内部熔丝
如果单元装有内部熔丝，
在单元的整个寿命期间，
熔丝应能承受等于或稍大
于
单元电流最大允许值除以并联熔丝通路数的电流，开关操作引起的涌流以及内
部其他元件损坏和外部短路时的放电电流。当配有熔丝的元件在电压
u
1
和
u
2
的
范
围内发生击
穿时，熔丝应能将损坏的元件或元件组隔离开来，其中
u
1
和
u
2
分
别为
故障瞬间单元端子间电压的最低和最高瞬
时值。
u
1
和
u
2
的推荐值分别为
0.9
2
U
n
和
2.0
2
U
n
。
熔断后的熔断间隙必须能承受它所隔离的元件或元件组
上可能出现的稳态电
压和正常的短时过渡过电压。
5.2.3
外观及防腐蚀层
电容器单元的外观应符合产
品图样的要求。其外露的金属件应有良好的防腐
蚀层。
5.2.4
接地端子
电容器单元应有将外壳接地或固定电位的端子。
5.2.5
密封性能
电容器单元的密封性能，应足以保证在其各个部分均达到电介质允许最高运
行温度后至少经历
2h
而
不出现渗漏。
5.2.6
电容偏差
按
6.4
条测得的电容器电容与其额定
值之偏差应不超过下列限值：
单元及每相—单元的电容器组：
-5%
～
+10%
；
其他电容器组：
0
～
10%
。
三相单元中
在任何两个线路端子之间测得的最大电容与最小电容之比应不超
过
1.06
。
5.2.7
损耗角正切值
tg
δ
不带内部熔丝的电容器单元的损耗角正切值：
对于膜纸复合的单元应
不大于
0.0012
；
对于全膜的单元应不大
于
0.0005
。
带内部熔丝的电容器单元的
损耗角正切值由购买方与制造厂协商确定。
注：
膜纸复合的单元，
对于不同的电介质组合的损耗角正切值在不大于
0.0012
的条件下，由制造厂具体规定。
电容器单元在其电介质允许
最高运行温度下的损耗角正切值应不超过在
20
℃
时之值。
5.2.8
电介质的电气强度
电容器单元端子间的电介质
必须能承受下列两种试验电压之一，
历时
10s
，
采
用电压的种类由制造厂选择。
a.
工频交流电压：
2.15
U
n
；
b.<
/p>
直流电压：
4.3
U
n
。
注：①如果欲对已发送的电容器重作耐压试验，推荐用上述规定值的
75%
。
②对于多相电容器单元，应调整试验电压，使每一相上均能受到规定的电压。
③有内部熔丝的单元，
有一根或多根熔丝熔断，
尽管电容仍
在允许偏差之
内，
仅在与购买方取得
协议时方可发货。
④当单元或有接地中性点的电容器组的阻抗太高而不能有效地缓和系统的过
电压，且电容器组又未受到防雷电和操作过电压的保护，则工频试验电压应取
端
子对外壳的耐受电压之值。如果单元在
电容器组中成串联连接，则试验电压
按比
例确定。
5.2.9
绝缘水平
5.2.9.1
电容器单元上和外
壳绝缘的全部端子与外壳间的绝缘应能承受如
表
3
所
列
的耐受电压。
短时工频耐受电压施加的时间为
1min
，户外用的产品在型式试验时，应在淋
雨状态下进行。
表
3
kV
5.2.9.2
电容器额定电压的相应绝缘等级如
表
4
所示。
表
4
kV
5.2.10
耐受短路放电能力
电容器单元必须能承受在允
许的运行电压下由于外部故障引起的短路放电。
5.2.11
局部放电性能
电容器单元的局部放电性能
应能达到
6.12
条的试验要求。
注：对用于寒冷地区的电容
器单元，应提供该电容器单元或元件在下限温度
下的局部放电性能。
6
试验方法
6.1
概述
电容器单元的试验及测量除应按下述规定进行外，还应符合
ZB
K48003
的要
求。
6.2
试验条件
电容器单元的一切试验及测
量，除另有规定者外，均应在下列条件下进行：
a.
环境空气温度为
+5
～
+35
℃，如需校正以
< br>+20
℃时之值为准。电容器单元
的
温度应与环境空气温度无显著差别。在不通电状况下在恒定的环境空气温度中
放置适当长的时间后，即认为电容器单元的电介质的温度与环境温
度相同。
b.
试验和测量所用的交流电压的波形应为实际的正弦波形
(
< br>见
GB311.2)
。
无
论
电容器单元的额定频率如何，交流试验和
测量均可在
50Hz
或
60Hz
下进行。
6.3
密封性试验
电容器单元的密封性试验按
5
.2.5
条的要求用加热的方法进行，也可以采用经
过验证证明为有效的等效方法进行。
6.4
电容的测量
电容的测量应以足以排除谐波
和除被测电容器单元以外的回路中的附件引起
的误差的方法进行。
为了揭示是否有一只元件击穿或一根内部熔丝熔断所导致
的电容变化，应在
其他电气试验之前用不高于
0.15
U
n
的电压进行电容
的初测；在耐压试验
(6.5
条
)
之
后用
(0.8
～
1.2)
f
n
和
(0.9
～
1.1)
U
n
的电压进行电容的复测
。
如果制造厂和购买方商定了适当的修正因数，电容的测量可以在其他电压下
进行。
测量的再现性应足以检出一只元件击穿或一根熔丝熔断。
注：①对于多相电容器单元应调整测量电压，使每一元件上均
能受到
(0.9
～
1.1)
倍元件额定电压。
②在取得协议时，制造厂应提供表明下述关系的曲线或数表：
a.
在额定容量的稳态条
件下，电容对环境温度
(
在温度类别范围内
)
的函数
关
系；
b.
电容对电介质温度
(<
/p>
在室温至
100
℃或温度类别下限温度至
100
℃范围内
)
的
函数关系。
6.5
耐压试验
6.5.1
电容器单元的耐压试验一般按
GB311.2
～
311.6
中的
有关规定和下面的补充
说明进行
(6
.5.2
～
6.5.5
条
)
。
< br>6.5.2
当用直流电压试验时，试验后应通过限制电流不超过
< br>10
I
n
的电阻放电。
6.5.3
在作
工频耐压试验时，应使电压从电容器单元的额定电压的一半或更低些
开
< br>
始，在
2
～
< br>10s
内均匀地升高到试验值，并在试验电压下保持所要求的时间。
6.5.4
在作端子
对外壳的耐压试验中，应将电容器单元上与外壳绝缘的端子都连
接
在一起，电压加于公共接头与外壳之间。
一个端子固定接外壳的单元
在出厂试验时不作此项试验。在型式试验时，应
对只有套管和
外壳而没有元件的模型单元进行试验。如果制造厂能提供表明该
产
品已作过这一试验的型式试验报告，则在型式试验时也可不作此项试验。
各相不相连
接的多相单元，其相间绝缘应受到和端子与外壳之间相同的电压
试验。
此项试验对于户内使用的单元，
只作干试；
对于户外使用的单元，
出厂试验
时
作干试，型式试验时应作湿试。如果制造厂能提供表明该套管能承受
< br>1min
工频
湿试验电压的型
式试验报告，则户外式单元在型式试验时也可以只做干试。
6.5.5
冲击试验在连接在一起的线路端子与外壳之间进行
，冲击试验电压及波形
由
表
3
中选取。每一极性施加
15
< br>次，如果在连续的
15
次冲击中未发生多于两次
的
闪络且未发生击穿，则认为通过了该项试验。
在转换极性后允许先施加几
次幅值较低的冲击，随后再施加规定的冲击试验
电压。
6.5.6
试验时按照仪表的指示、放电声音、观察或复测电
容等方法来检验电容器
是
否损坏。
6.6
放电器件的检验
电容器单元内装放电器件的
放电效能，可以用实际放电法测量。测量后的计
算见附录
B
中的
B5
章。如
果放电器件为电阻型的，也可以用测量电阻的办法进
行。
本检验应在耐压试验后进行。
6.7
损耗角正切值的测量
电容器单元的损耗角正切值的测
量应在
(0.8
～
1.2)
f
n
、
(0.9
～
1.1)
U
n
的电压下
进
行。
6.8
热稳定性试验
6.8.1
本试验在于提供如下资料：
a.
单元在过载荷条件下的热稳定性；
b.
单元损耗测量再现性的条件。
6.8.2
试验时，将被试单元置于另外两台相同的单元
(
陪试单元
)
之间
，它们的间
距
应等于或小于制造厂希
望购买方采用的最小值。试验时施加相同的电压。陪
试单
元也可采用相同外壳内装电阻器的模拟单元。
电阻器消耗的功率应调
节到
使模拟
单元外壳宽面上靠近顶部
处的温度等于或稍高于被试单元相应处的温
度。
被试组应放置于静止空气的
封闭恒温箱中，
箱中空气温度应符合
表
5
规定，
并
保持恒定。
此温度应以热时间常数约为
1h
的温度计检测。
应对温度计加以遮
蔽，
使受到三个通电单元的热辐射量为最少。当单元的各个部分都达到
表
5
规定
< br>的
相应温度后，
对单元施加实际正弦波的交流电压，
历时
48h
。
在整
个试验过程
中，
应使单元的容量等于
1.58
Q
n
，并且保持恒定。
在试验过程的最后
6h
内，外壳接近顶部处的
温度至少应测
4
次。在此
6h
内
温
度的增量不得超
过
1
℃。如果超过，则应延续试验直到
6h
内的连续
4
次测量达
到
上述要求为止。
户外式产品试验时，其周围
空气温度按
表
5
中相应值加
5
℃。
表
5
℃
在热稳定性试验前后，应在标准的试验温度范围
(6.2
条
)
内测量
电容并校正到
同一电介质温度，两值之差应小于一个元件击穿
或一根内部熔丝熔断之量。
在解释测量结果时，应该注意以下两个因素：
a.
测量的再现性；
b.
在没有元件击穿或熔丝熔断时，电介质的内在变化
可能导致电容微小的变
化。
注：用于
60Hz
的电容器可以在
50Hz
下试验，反之亦可，但其试验容量都必
须
等于
1.58
Q
n
。
6.8.3
在试验中应考虑电压、频率及试品周围空气温度等的波动。为此，建议作
出
这些参数以及单元损耗角正切值或外壳温度对时间的函数曲线。
6.8.4
建议作出单元损耗角正切值对外壳或电介质温度的函数曲线。
6.9
高温损耗角正切值的测量
在型式试验中，
此测量应在热
稳定性试验结束时进行。
测量电压应符合
6.7
条
规定。测量值应满足
5.2.7
< br>条的要求。
在出厂试验中，此项测量在电介质允许最高运行温度下进行，其余要求按
6.7
条。
6.10
放电试验
以直流电将单元充电到
2.5
U
n
，然后通
过尽可能靠近单元的间隙放电。这样的
试验应在
10min
内作完
5
次。<
/p>
接着在
5min
内按
5.2.8
条进行一次极间耐压试验。
< br>在
放电试验之前和耐压试验之后测量电容，两次测量值之差应小于一只元件击穿<
/p>
或一根内部熔丝熔断之量。
6.11
内部熔丝试验
内部熔丝试验按
GB
11025
进行。
6.12
局部放电试验
试验电压应为实际正弦波，<
/p>
应对试验电路适当阻尼，
以降低由于过渡过程引
< br>
起
的过电压。
先加上额定电压使单元达到热
平衡后，
再加
2.15
U
n
的电压
1s
将电压降到<
/p>
1.2
U
n<
/p>
并保持
10min
，
然后再将电压升到
1.5
U
n
保持
10min
，
在后
10min
内不应观
察到局
部放电量的增加。
试验前后按
< br>6.4
条测量电容，
两次测量值之差应小于一只元件击穿
或一根内
部
熔丝熔断之量。
7
检验规则
7.1
试验的分类
电容器单元的试验分为出厂试验、型式试验和验收试验。
注：
推荐对
100kvar
以上的单元取典型的样品作耐久性试验
以考核其设计。
试
验方法按
GB
11024
进行。
7.2
出厂试验
出厂试验由制造厂对制出的
每一单元进行。试验的项目见
表
6
。在
出厂试验
中，可抽取部分单元作电介质允许最高运行温度下的
损耗角正切值的测量。
有条件时，
在出厂试验中，
可以抽取部分产
品，
在极间工频耐压试验之后，
把<
/p>
电压降到
1.2
U
n
保持
10min
测量局部放电，在
此
10min
内不应观察到局部放电
量
的明显增长。
7.3
型式试验
型式试验在于考核单元的设计、尺寸、材料和制造等方面是否满足本标准所
规定的性能和运行要求。型式试验在新产品制出时进行。在生产中当单元的
结
构、材料或工艺有改变，且其改变有可能影响单元的性能时
应进行部分或全部
型
式试验。在没有上述改变时，型式试验亦应每五年进行一次。
型式试验由制造厂进行。除
非另有规定，作型式试验的单元应为经出厂试验
合格的。各项
型式试验不一定都要在同一单元上进行，局部放电试验可对元件
或
与之可比的模型单元进行。
除热稳定性试验可只取一单元的数据之外，其余的型式
试验项目至少应有两
单元的试验数据。
在购买方有要求时，应提供载有试验结果的证明书。
型式试验的项目见
表
6
。
7.4
验收试验
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