4.2 配套设备及其连接

    本次修订主要是根据特高压110kV并联电容器投切开关选择的工程实际情况，将投切开关形式由断路器扩展到断路器或负荷开关。110kV并联电容器装置由于电压高、容量大，国内大部分厂家断路器都不能满足频繁投切要求，因此，提出可采用断路器或负荷开关作为投切设备。

4.2.2  本条是根据实践经验总结而制订的要求，因为，如果将分组回路的断路器装设在电容器组的中性点侧，发生故障时，虽然断路器已经开断，但故障并没有被切除，可能导致扩大性事故发生。断路器装设于中性点侧，主要有两个原因：一是断路器的开断电流不能满足装设于电源侧的需要；二是想选择价格便宜的真空断路器，满足电容器组需要频繁投切的需要。从目前设备生产情况来看，能够用于电容器组的断路器，无论是其开断电流或是频繁操作性能，完全可以满足装设于电源侧的要求，为了保证运行安全，不应将其装设于中性点侧。本次修订特别针对110kV并联电容器装置增加了选用断路器或负荷开关的规定，目前，具备110kV并联电容器装置投切断路器及负荷开关设备生产能力的厂家较少，因此，无论是断路器还是负荷开关设备投资均较高，但是随着各设备厂家技术水平的提升，两者的价格差异会逐渐体现，因此，本条文提出在110kV并联电容器装置设计过程中，应通过经济技术性比较来选择投切开关。

4.2.3  串联电抗器装设在电源侧，既有抑制谐波和合闸涌流的作用，又能在电抗器后短路时起限制短路电流的作用，装设在电源侧的电抗器应有耐受短路电流的能力(耐受峰值电流和耐受短时电流)。当串联电抗器耐受短路电流的能力不能满足装设在电源侧要求时，将其安装在中性点侧，则其不能限制短路电流。安装在中性点侧时，其在正常运行时承受的对地电压低，可不受短路电流的冲击，对耐受短路电流的能力要求低，减少了事故发生，使设备运行更加安全，可以采用价格较低的普通油浸式电抗器和干式铁心电抗器。串联电抗器装设在电源侧应采用干式空心电抗器或加强型油浸式电抗器，而且，需要核算其耐受短路电流的能力是否满足要求。特别注意，将串联电抗器装设在电源侧虽然具有限制短路电流的作用，但对电抗器的技术性能要求高，高强度的加强型油浸式电抗器也可能不满足要求。部分制造厂的产品样本把电抗器装设在电源侧，并未对电抗器的动热稳定能力作特别说明，选用厂家的成套装置时，需进行落实和验算核对，不能认为加强型产品都可以安装在电源侧。

4.2.4  本条规定强调如果电容器配置外熔断器保护，应采用电容器专用熔断器而不能采用其他产品替代。熔断器的配置方式，应为每台电容器配一个，以前曾有过用一个熔断器保护多台电容器的配置方式，这种方式难于达到保护电容器的目的，将留下事故隐患。原规范第4.2.4条规定：“严禁多台电容器共用一个喷逐式熔断器”。由于这种方式很少出现，本次规范修订在要求不变的前提下对条文规定做了适当修改。

4.2.5  电容器有两极，一极接电源侧，另一极接中性点侧。外熔断器应该装在哪一侧，要具体分析。对单串联段的10kV电容器组，电容器的绝缘水平与电网一致，电容器安装时外壳直接接地，外熔断器应装在电源侧。作为电容器的极间保护，外熔断器装在电源侧或中性点侧，作用都一样。但是，当发生套管闪络和极对壳击穿时，故障电流只流经电源侧，中性点侧无故障电流，所以，安装在中性点侧的外熔断器对这类故障不起作用。另外，当中性点侧已发生一点接地(中性点连线较长的单星形或双星形电容器组均有此可能)，若再发生电容器套管闪络或极对壳击穿事故，相当于两点接地，装设在中性点侧的外熔断器被短接而不起保护作用。据调查，为了安装接线方便，把10kV电容器组的外熔断器装在中性点侧的情况是有的，这种方式存在缺陷，不应采用。对于安装在绝缘框(台)架上的多串联段电容器组，当电容器为双排布置，如把外熔断器都装设在电源侧，对外熔断器的巡视和更换都不方便；如把外熔断器都装设在中性点侧，对特殊故障又不起保护作用。本条规定要求，既要考虑外熔断器的保护效果，又要考虑运行与检修方便。

4.2.6  本条是原规范第4.2.6条和第4.2.7条合并的条文。

    电容器是储能元件，断电后两极之间的最高电压可达UN(UN为电容器额定电压均方根值)，最大储能为CUN2，电容器自身绝缘电阻高，不能自行放电至安全电压，需要装设放电器件进行放电。电容器放电有两种方式：在电容器内部装设放电电阻，与电容元件并联；在电容器外部装设放电线圈(原规范叫放电器)，与电容器直接并联。放电电阻和放电线线圈，都能达到电容器放电目的，但放电电阻的放电速度较慢，电容器断开电源后，剩余电压在5min内才能由额定电压幅值降至50V以下；放电线圈放电速度快，电容器组断开电源后，剩余电压可在5s内降至50V以下。两种放电方式，二者必具其一，或者两种方式都具备。总之，在电容器脱离电源后，应迅速将剩余电压降低到安全值，从而避免合闸过电压，保障检修人员的安全和降低单相重击穿过电压。放电线圈是保障人身和设备安全必不可少的一种配套设备，经过多年的发展，各种电压等级的放电线圈已有系列产品，并且已经有了专业技术标准，工程设计时应根据需要选用。

    以前，曾经在工程中使用过的放电设备有四种接线方式：V形、星形、星形中性点接地和与电容器直接并联。其中，星形中性点接地是一种错误的接线方式，极少在工程中出现。东北电力试验研究院对不同接线方式放电设备的放电性能进行过研究，在同等条件下(电容器组为星形接线，容量相同)电容器组断电1s后，电容器上的剩余电压值如表2所示。

表2  放电线圈不同接线方式时的剩余电压(V)

    注：C代表电容器，TV代表放电线圈。

    从表2中可以看出，当放电线圈采用序号1和序号2两种接线方式时放电效果较好，虽然两种接线方式的剩余电压数值都一样，但两种接线方式有着实质性的差别：当这两种接线方式的二次线圈为开口三角形接线时，序号1的开口三角电压，能准确反映三相电容器的不平衡情况；序号2的开口三角电压反映的是三相母线电压不平衡，不能用于电容器组的不平衡保护。因此，当放电线圈配合继电保护使用时，应采用序号1接线。序号3接线方式，由于形成了L-C串联回路，在断路器分闸时，将产生过电压，可能导致断路器重击穿。东北地区某变电站的66kV电容器组，误采用了中性点接地的电压互感器作放电线圈使用，投产试验时，测到过电压。即使断路器没有发生重击穿，对地过电压也可达2.4倍，如发生重击穿，过电压倍数更高，这对电容器是非常危险的。产生这种过电压的原因是L-C串联回路产生的谐振，因此，序号3接线方式禁止采用。序号4接线方式，放电效果差，当产生放电回路断线时，将造成其中一相电容器不能放电，虽然这种接线只用两相设备，但安全性差，不宜采用。

    根据上述分析可知，当放电线圈采用星形接线时，中性点不应接地，接地会产生极高的过电压，不仅可能导致电容器及放电线圈设备本体损坏，甚至可能导致断路器等设备损坏，造成极为严重的后果，因此，将此条第2款列为强制性条文，必须严格执行。

    需要说明的是，放电回路必须为完整通路，不允许在放电回路中串接开关或外熔断器(单台电容器保护用外熔断器不在此例)。为了保证人身和设备安全，不能因某种原因使放电回路断开而终止放电，本条规定强调直接并联的含义就在于此。

4.2.7  放电器件往往不能将电容器的残留电荷放泄殆尽，为确保检修人员的人身安全，检修工作进行之前，还必须对电容器组进行接地放电。虽然停电时挂临时接地线也是放电方式之一，但操作过程麻烦，不能设置防止误操作的机械或电气连锁，安全性差，接地开关可装设电气连锁，所以本条推荐装设接地开关。

    需要说明的是，星形接线电容器组长时间运行后，虽然有放电器件放电，但中性点仍会积存电荷，如仅在电源侧接地放电，中性点仍残存电荷不能放完，电位不为零，将对检修人员的人身安全构成威胁。某供电局曾发生一例这种事故：一个电容器组停电检修，检修人员在电容器组的电源侧挂了接地线，以为已经做好了安全措施，即开始进行检修工作，当检修人员的手臂碰到中性点导体时，发生了触电事故。为杜绝此类事故发生，检修工作进行之前，应在电容器的电源侧和中性点侧，同时进行短路接地放电。

     需要注意，当电容器的外熔断器熔断，或电容器内部连线断线，这种情况的电容器脱离运行时，均可能带有残留电荷，为保证安全，在接触这些电容器之前，应进行对地短接放电。

4.2.8  本条首先强调高压并联电容器装置应设置操作过电压保护，因为电容器组投切时产生过电压是无法避免的，为了降低过电压幅值，保护回路设备的安全，应装设抑制操作过电压的避雷器。并对避雷器的接线做了3款规定：操作过电压来自电源侧的开关投切，所以规定避雷器的装设位置应在电容器组的电源侧；根据对并联电容器装置操作过电压的研究，通常性能好的断路器是极少发生重击穿，产生单相重击穿，出现的是对地过电压，装设相对地避雷器，即可抑制对地过电压。只有质量差的断路器才有可能出现两相重击穿，产生极间过电压。设备选择时要严格把好断路器质量关，不要把质量差的断路器用于电容器组回路，在这种情况下，并联电容器装置的操作过电压保护设置，只需针对对地过电压就行了。如果断路器质量较差，或者对断路器质量不放心，需要考虑出现两相重击穿的可能性，由于对电容器的极间过电压没有成熟的保护措施，要设置这种保护，应根据工程具体情况进行计算机模拟计算，按照计算结果分析确定。本规范考虑的是断路器仅仅发生单相重击穿.只需要设置电容器对地绝缘保护，在这种情况下，应装设的是相对地避雷器或中性点对地避雷器；有部分工程想解决电容器组的极间过电压保护，采用4台避雷器(3台星形连接，1台中性点对地)连接方式，但是，这种方式无论是避雷器的运行可靠性还是电容器的极对地保护水平都不可靠，又无电容器的极间保护功能，预期的目的并没有达到，而且，出现故障隐患，因此，不推荐采用这种方式。

4.2.9  为了使成套低压电容器柜满足安全运行要求，设备配套元件应齐全。本条规定为在通常情况下的元件配置，在一定条件下，有的元件可不装设，例如：电容器回路的投切器件或电容器本身，具备限制涌流的功能时，可以不装设限流线圈。有谐波超值保护时，可不装设过载保护器件。本条规定的目的是让电力用户在选择低压并联电容器装置时，核对产品的配套元件是否齐全，低压并联电容器装置元件配置见图4.2.9。

4.2.10  本条是对低压电容器组的放电器件连接方式的规定。

     根据东北电力试验研究院对三角形接线电容器组的放电器件接线方式所做的测试研究，采用三角形接线和不接地星形接线放电效果好。基于对放电器件不同接线方式的测试研究，中性点接地将会引起谐振，低压电容器放电器件采用星形接线时，也不能中性点接地。虽然V形接线使用元件少，接线简单，但放电效果差和存在缺陷，特别是当放电回路断线则造成其中一相电容器不能放电，安全性差，故不宜采用。据了解，有少数低压电容器柜用户，为了节电在放电回路中串接开关辅助接点，电容器投入运行时，停止放电，电容器停电时才接通放电回路，由于这种方式电容器运行时没有信号监测，曾发生过接点烧坏事故，造成放电回路不通，留下事故隐患，因此，不能采用这种节电方式。