GB T 3984.1-2004 感应加热装置用电力电容器 第1部分;总则.pdf

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1、GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1 : 1998 言GB/T 3984(感应加热装置用电力电容器分为两个部分:第1部分2总则;第2部分:老化试验、破坏试验和内部熔丝隔离要求。本部分为GB/T3984的第1部分，本标准等同采用lEC60110-1 :1998(感应加热装置用电力电容器第1部分:总则。本部分与JB7110-1993(电热电容器主要差别有:a) 适用频率由原来40Hz24 000 Hz改为50kHz及以下;b) 原标准中只有水冷式和空气自冷式电容器，本部分中增加了强迫通风电容器的要求及相应的规定;c) 本部分增加了短路放电试验、冷却管密封试验、自愈性试验(对自

2、愈式介质的电容器)的要求;d) 交流极间电气强度试验由原来的2.15 UN持续10s改为2.0UN持续10s。直流极间电气强度试验由原来的4.3UN持续10s改为4.0UN持续10的e) 极对壳耐压试验也由原来的三档改为2.15Um最小值为2000 V.历时10So 本部分的附录A为规范性附录，附录B、附录C为资料性附录。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国电力电容器标准化技术委员会(CSBTS/TC45)归口。本部分起草单位E西安电力电容器研究所、上虞电力电容器有限公司。本部分主要起草人g郭天兴、陈柏富。本部分所代替标准的历次版本发布情况为:一jB732-1965、jB7321975、

3、GB3984-1983、JB7110-19930 皿GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1: 1998 1 概述1. 1 范围应加热装置用电力电容第1部分:总则GB/T 3984的本部分适用于标称电压不大于3.6 k V，频率为50kHz及以下的可控或可调的交流电压系统中.专门用来改善感应加热、熔化、搅拌或铸造装置，以及类似应用场合的功率因数的户内电容器单元和户内电容器组。对于由内部元件熔丝保护的电容器的附加要求在GB/T3984.2中给出。本部分不适用于下列电容器2二二电力系统用串联电容器;-一电动机用电容器及其类似者$销合电容器及电容分压器;一-标称电压1kV及以下交流

4、电力系统用自愈式并联电容器;二标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器g二标称电压1kV及以下交流电力系统用非自愈式并联电容器;一-荧光灯和放电灯用小型交流电容器;电力电子电路用电容器，一-微波炉用电容器;一抑制无线电干扰用电容器;一一拟在叠加有直流电压的交流电压下使用的电容器。各附件，诸如绝缘子、开关、仪用互感器、外部熔断器等均应符合相应的国家标准。本部分的目的是:a) 阐述关于性能、试验和定额的统规则gb) 阐述特殊的安全规则sc) 提供安装和使用导则。1. 2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T3984本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单(不

5、包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/ T 2900. 16 电工术语:电力电容器(GB/T2900. 16 1996 .neq IEC 60050(436): 1990) GB/T 3984.2 感应加热装置用电力电容器第2部分z老化试验，破坏试验和l内部熔丝隔离要求(GB/T 3984. 2-2004. IEC 60110-2 :2000. IDT) GB/T 6115(所有部分)电力系统用串联电容器(eqv!EC 60143(所街部分) GB/T 12747 (所

6、有部分)标称电压1kV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器(lEC 6083H所有部分) IDT) GB/T 11024(所有部分)标称电压1kV以上交流电力系统用Jt联电容器(eqvIEC 60871(所有部分)GB/T 17886 (所有部分)标称电压1kV及以下交流电力系统用非自愈式并联电容器l GB/T 3984. 1 -2004/IEC 60110-1 : 1998 (idt IEC 60931 (所有部分) 1B/T 8957 检验电容器损耗角正切测量准确度的方法(JB/T8957-1999 , idt IEC 60996: 1989) 1. 3 定义本部分采用下列定义21. 3.

7、 1 (电容器)元件(capacitor) element 主要是由电介质和被它隔开的两电极构成的部件。1. 3. 2 (电容器)单元(capacitor) unit 由一个或多个电容器元件组装于同一外壳中并将端子引出的组装体。1. 3. 3 自戴式电容器self-healing capacitor 在电介质局部击穿之后能迅速地基本上恢复其电性能的电容器。1. 3. 4 (电容器)组(capacitor) bank 连接起来共同起作用的若手电容器单元。1. 3. 5 电容器capacitor 在本部分中，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。1. 3. 6 电容器

8、装置capacitor installation 一个或多个电容器组及其附件。1. 3. 7 放电器件(电窑器的)discharge device( of a capacitor) 一种可装于电容内部的、当电容器从电源断开后能在给定时间内将电容器端子间的电压几乎降低到零的器件。1. 3. 8 内部熔丝(电容器的)Internal fuse (of a capacitor) 在电容器单元内部与一个或一组元件串联连接的熔丝。1. 3. 9 过压力装置(电容器的)overpr目suredevice (of a capacitor) 在电容器内部压力不正常增大情况下发出警报或切除电容器的装置。1. 3

9、. 10 过温度装置(电容器的)overtemperature device (of a capacitor) 在电容器内部温度不正常增高情况下发出警报或切除电容器的装置。1. 3. 1 1 线路端子Ii ne terminal 连接到线路的端子。1. 3. 12 额定电容(电容器的)(CN) rated capacitance (of a capacitor) CCN) 设计电容器时采用的电容值。1. 3. 13 额定容量(电容器的)(Q,) rated output(of a capacitor) (QN) 2 GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1 : 1998 由额

10、定电容、额定频率和额定电压得到的无功功率。1. 3. 14 额定电压(电窑器的)CUN) rated voltage (of a capacitor) (UN) 设计电容器时采用的正弦波交流电压方均根值。1. 3. 15 额定频率(电容器的)C!N) rated frequency (of a capacitor) (fN) 设计电容器时采用的频率。注:如果电容器拟用于一个频率范围，则fN指该范围中的最大频率。1. 3. 16 额定电流(电容髓的)(1 N ) rated current C of a capacitor) (1 N ) 设计电容器时采用的正弦波交流电流方均根值。1. 3. 1

11、7 电容器损耗capacitor losses 电容器消耗的有功功率。注:应包括所有部件产生的损耗，例如1. 3. 18 对于单元，指电介质、内部熔丝、内部放电电阻、连接件等产生的损耗5一对于电容器组，指由单元、外部熔断器、母线、放电电阻器等产生的损耗。损耗角正切(电睿器的)(tan&) tangent of the I制sangle (of a capacitor) (tan&) 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。1. 3. 19 最高允许交流电压(电容器的)(U，) maximum permissihle a. c. voltage Cof a capacito

12、r) (U，) 在规定条件下，电容器能承受一给定时间的最高交流电压方均根值。1. 3. 20 最大允许交流电流(电容器的)(1_) maximum permissible a. c. current (of a capacitor) Cl.) 在规定条件下，电容器能承受一给定时间的最大交流电流方均根值。1. 3. 21 环横空气温度ambient air temperature 拟安装电容器处的空气温度。1. 3. 22 冷却空气温度cooling air temperature 在稳定状态下，在电容器组的最热区域的两单元中间测得的冷却空气温度。如果仅有一个单元，则为在距离电容器外壳大约0.1

13、m和距离底部2/3高度处测得的温度。1. 3. 23 稳定状态steady-state condition 在恒定输出和恒定冷却条件下电容器所达到的热平衡状态。1. 3. 24 剩余电压residual voltage 断开电源一给定时间后，电容器端子间尚残存的电压。1. 3. 25 设备最高电压(Um) highest voltage for equipment (Um) 设计时采用的连接在一起的端子与外壳之间的绝缘上所承受的正弦电压方均根值。注3进一步的详细说明见6.80 3 GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1 : 1998 1. 3. 26 水冷却电容器周围的空气

14、温度air temperature around water-cooled capacitors 当电容器运行时，在电容器最热点处上方0.05m处测得的空气温度。1. 3. 27 强迫通凤电容器的出口空气温度outlet air t及mperaturefor forced-ventilated capacitors 在最热点测得的离开电容器的冷却空气温度。1. 3. 28 强迫通凤电容器的进口空气温度inlet air temperature for forced-ventilated capacltors 在进口空气通道的中部，不受电容器散热影响处测得的冷却空气温度。1. 3. 29 空气冷

15、却电容器的外壳温升container temperature rise for air-cooled capacitors 外壳最热点温度与冷却空气温度之间的差。1. 4 使用条件1. 4. 1 正常使用条件本部分给出的要求适用于在下列条件下使用的电容器。1.4. 1. 1 再通电时的剩余电压剩余电压应不超过额定电压的10%60 Hz 1. 151N 这些过电流因数是考虑到谐波、过电压、电容偏差和频率增加共同作用的结果。4 安全要求4. 1 JPa电lI离爬电距离和污秽等级目前正在考虑之中。4.2 放电器件在电容器内部或外部应备有使所有电容器在3min内从.fiUN初始峰值电压放电到75V或更

16、低的放电器件。在电容器单元与放电器件之间应没有开关、熔断器或任何其他隔离器件。注E对用在要求较短放电时间的场合，可用一可切换的放电电阻器附加到安全装置上(见6.5.4)，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12离于额定电压的运行条件，可能引起剩余电压超过75V. 注2:应注意，当要求更短的放电时间和更低的剩余电压时，购买方应通知制造厂。注3:放电回路应具有足以承受电容器从3.1规定的过电压峰值下放电的载流能力，4.3 外壳连接仅适用于具有金属外壳的电容器。为使电容器金属外壳电位得以固定，并能承受对壳击穿时的故障电流，金属外壳应设有能承受故障电流的连接件。4.4 环境保护当

17、电容器是用不允许扩散到环境中的材料浸渍时，必须采取预防措施e若国家在这方面有法律上的要求时，电容器单元和组应相应予以标志。4.5 其他安全要求当安装电容器的国家对有关安全规则有特殊要求时，购买方应在询价时予以说明5 标志5. 1 电容器单元的标志5. 1. 1 铭牌下列资料应直接或以铭腕的形式永久地标志在每台电容器单元上。a) 制造厂名称或商标;b) 识别编号及制造年份，年份可以是识别编号的一部分或是代码形式g10 GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1 : 1998 c) 额定容量QN.kvar.或额定电容CN.F，d) 额定电压UN.V或kV;或额定电流IN.A; e)

18、 额定频率fN.Hz或kHz;f) 冷却和温度类别冷却类型和温度类别应按下列顺序以1.4. 1. 3给出的符号和数值表示21) 冷却类型;2) 温度类别下限$3) 温度类别上限;4) 冷却媒质出口温度，如采用时(仅对强迫冷却电容器), 5) 冷却媒质的流量(仅对强迫冷却电容器); 例如:AN-25/40 AF -25/40出口4m/s WF 0/40出口5 L/min g) 放电器件，如果是内部的，则以文字或符号斗E二-表示，或以额定电阻千欧(kO).或兆欧(MO)表示，h) 内部熔丝，如装有时，则以文字或符号表示;i) 压力传感隔离器，若有时，则以文字或英文词首PSI表示pj) 设备最高电压

19、Um.kV.仅对所有端子均与外壳绝缘的单元;k) 自愈能力，对于自愈式电容器，以文字SELF-HEALING或SH表示，或以符号#表示p1) 参考GB/T3984. 1-2004; 如果需要且有要求时，还应给出以下补充资料zm) 实测电容值;n) 叠加的直流电压值;。)浸渍剂若有时的标识。5. 1. 2 说明书如果制造厂与购买方取得协议，则以下资料应在说明书中给出za) 由几部分组成的电容器的连接图;b) 端子标记c) 如果电容器拟在变化频率下运行，则表明运行电压和电流的限值(见6.7)。对于水冷却电容器，应补充以下项目zd) 当电容器在最小允许水流量和最大允许负荷下运行时，在一个电容器单元冷

20、却管的进口与出口之间产生的冷却水的温升ge) 额定流量下进口与出口之间最大水压差。5.2 电容器组的标志制造厂应根据购买方要求在说明书中或在铭牌上至少给出下列资料:a) 制造厂名称或商标;b) 额定容量QNkvar(给出总容量); c) 额定电压UN.V或kV;d) 电容器组切出与再投入之间所需的最短时间;e) 质量，峙。6 安装和运行导则6. 1 概述与GB/T11024、GB/T12747和GB/T17886所涉及的电力电容器相比，本部分所涉及的电容器组GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1 : 1998 中功率高度集中，而额定电压又如此的低，以致由于要流过强大的电流和

21、散发大量的热而出现一些特殊问题。在频繁切合操作和测量温度等方面也会出现问题，因此必须仔细检查运行条件。下述的有关安装和运行资料仅仅是需加以考虑的最重要的几点。另外，必须遵守制造厂的说明书。6.2 族得适当冷却的方法6. 2. 1 自然通凤空气冷却电容器电容器应安装得使冷却空气可以进入电容器之间的空气间隙。如果电容器是一层叠于另一层之上安装的，则重要的是检验冷却空气的温度，不超过最高允许温度，即使是最上层的温度。应该考虑到房间或建筑物的适当通风是有效的。6.2.2 强迫通风空气冷却电容器对于强迫通风空气冷却电容器，冷却空气的效果取决于沿每台电容器流动的空气的温度和速度。因此，电容器组的设计者应确

22、保在间隙中能得到所需要的最小空气速度。电容器制造厂必须说明在正常运行条件下电容器的损耗。6.2.3 水冷却电容器从电容器中流出的冷却水的温度(出口温度)应不超过最高允许温度(见1.4. 1. 3和5.1. 1的项O.而且冷却水的流速绝不能低于最小允许值见2.9.1.3和5.1. 1的项f)。如果几台电容器单元的水管是串接的，则水流方向的最后一单元应满足上述条件。因为冷却水的供应不是一直均匀的，故电容器设备的使用者应确保冷却水的出口温度不超过极限值。1. 4. 1. 3规定的空气温度的上限也不应超过。冷却水在力学与光学上应是清洁的而在化学上应是中性的。在直接冷却带电部件的情况下，其导电率应低于3

23、00s/m.以便限制泄漏电流。应采取措施确保冷却条件的极限值保持在规定值之内。6.3 额定电压、电流和容量的选择电容器的设计者应选择得使电容器在考虑了谐波的运行过程中，所承受的负荷不超过这些电容器的额定电压、额定电流和额定容量。6.4 频繁切合的电窑锦在3.2中规定了每年允许切合操作最高次数。如果要超过此数，则应按制造厂与购买方协议进行特殊设计。6.5 投入负荷用开关设备和切合方法的选择6. 5. 1 开关设备的选择为了切合电容器.应只选用操作时不重击穿的开关设备。然而，即使仔细选择了开关设备并正确地进行了调整，在大量操作之后仍可能发生重击穿。为了避免可能引起电容器故障的重击穿，定期维护是很重

24、要的。然而，对于高频电流，如果开关设备的动作时间等于或大于电源频率半个周波，则正常设计的开关设备虽经仔细选择和维护，但仍不能无重击穿地切除电容器。为了避免电容器过电压，应采用瞬时动作开关设备，例如可采用晶闸管或常规开关设备与切合囚路内的附加措施相结合。6.5.2 电流特性12 开关与保护装置及其连接线应按能流过在任何使用条件下产生的最大电流进行设计。如果这些装置是为在50Hz或60Hz下正常使用设计的，则应考虑适当的降载因数。GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1: 1998 6.5.3 并联的电容器的合闸操作如果电容器投入与另外一些已经通电的电容器并联，则开关、保护装置和

25、连接件应能承受由合闸时可能产生的过渡过电流产生的电动应力。如果电动应力有可能过大，则应采取特殊措施来减小这一过渡效应，如带电阻合闸，或在电源到电容器组的每一分组之间串入电抗器。6.5.4 在短的时间间隔的投切操作按照3.2与4.2，电容器是设计成在几乎放完电条件下被合闸操作。若在很短的时间间隔内合闸投入电容器，则用符合4.2的放电电阻器来使电容器放电太慢了。在这种场合，电容器组的设计者应决定切合操作之间的最短时间，并选择能适合该时间的放电器件。6.6 具有熔丝的电容器的合闸操作对于有熔丝的电容器，必须确保在合l明操作时产生的暂态电流不超过熔丝的耐受电流。这一要求也适用于将单个电容器投入与固定连

26、接在回路中的电容器组相并联的情况。6. 7 在变化频率下运行如果电容器拟在变化频率下运行，而它不是为此特殊用途设计和标志(见5.1. )项e)的，这时应注意不能超过第3章中规定的允许过负荷。应特别注意拟与其他构件串联运行的电容器，因为在电流不变时，电容器上电压的增加与频率成反比。注当设计电容器组时，应从电容器制造厂得到表示实际电压有效值和电流有效值的极限值对频率的关系曲线。为了使制造厂能够提供这些资料，电容器组的设计者应说明最主要的谐波次数及其预期最大值。6.8 电容器组的设备最高电压的选择对于拟并联运行的电容器，Um(见1.3. 25)等于UN。对于其中有n个相同的电容器单元或单元组串联连接

27、，且所有单元的外壳均有同一电位的电容器组，Um等于n UN 0 6.9 串联连接的单元电容器如果电容器单元或组串联连接，则应注意使相互间的电容值尽可能相等，以确保每一单元t的电压不超过额定电压。6. 10 串联电容器串接在发电机和负载之间的输电线中的电容器，当线路上或负载中发生故障时，将承受过电JTiAO 应提供适当的保护设备，以使过电压不超过第3章的允许值。更全面的有关串联电容器的资料可从GB/T6115得到。6. 11 连接导线连接导线应使套管不受机械过应力。应遵守制造厂的安装说明书。应注意，由于电流在导线横截面上分布不均匀(集肤效应)会产生附加损耗，这主要在频率高于电源频率时发生。6.

28、12 18供水管的带电部件水管的带电部件(即水软管接头)应安排得使危险电压不能传输到可以触及到的装置的导电部件上。还应注意沿水软管的电压降不要引起装置中电位偏移。这一注意事项对于单元为串联连接的电容器组特别适用。应注意水的导电率(见6.2. 3)可能增加。6. 13 支柱绝缘子当电容器外壳不是地电位时，用来支撑电容器的支柱绝缘子应按在其上可能产生的最高电压进行设计。如果电容器和支柱绝缘子之间的电压分布是不确定的，则支柱绝缘子应满足电容器所要接入的装13 GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1: 1998 置的全绝缘电压要求。6. 14 水冷却电窑榻结冰的危险14 水管中水结

29、冰可能导致水冷却电容器损坏。因此应注意防止在停止运行期间冷却回路中的水结冰。在电容器存贮或运输前应将水全部排除。GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1: 1998 附豪A规范性附录测量自然通凤和强迫逝凤空气冷却电容器损耗的方法A. 1 电容器应置于一个充有水的容器中，该容器加有由有效绝热材料构成的防护套。水平面刚好低于端子绝缘子。预热到比相应于热稳定试验(见2.9. 1)最后达到的外壳温度低5K的温度的水应以已知速度从水箱的底部注入。应测量水箱顶部出口水温度e电容器应在额定频率与额定功率下的运行e如果不可能施加额定频率，则应与购买方商定替代的频率。电容器通电时间应持续到迸出

30、口之间水温差稳定。应调节流量使温差不超过5K. 电容器的损耗应由水的温差和流速计算得出。A.2 另一种测量方法是采用没有水流动的热量计技术。在这种场合，推荐将校准过的电阻加热元件放入水箱中，水箱不需要加套。为确保水温均匀，应使用水搅拌器。将水加热器通电，保持水温恒定在比热稳定试验最后达到的外壳温度低5K的温度。然后将电容器通电一已知时间，且每隔一段时间测量水的温度。最高温升应不超过5K.电容器断电之后也应每隔一段时间测量水的温度。在整个试验过程中，加热电阻器应一直通电。试验电容器和充有水的容器的总体热校验可用下述方法来实现，即将电阻器的功率增加一已知量，并测量在电容器不通电情况下水温变化与时间

31、的关系。电容器的损耗可由电阻器功率增加和温度升高率计算得出。温度升高旦在应为同样的数值。注:在上述试验方法中.重要的是在终止读温度之前必须已达到热平衡。A.3 在JB/T8957中提供了又一种方法供制造厂选择。15 GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1: 1998 附豪B资料性附录)电容器及装置的计算公式B. 1 谐振频率在下式中，当为整数时，电容器将在该次谐波下谐振。n= Jg 式中zS 在电容器安装处的短路容量，MVA;Q二一电容器容量，Mvar，n 谐波次数，即谐振频率(Hz)与网络频率(Hz)之比.B.2 电压升高接入并联电容器将导致如下的持续电压升高g式中ztl

32、U-一电压升高，V;U一-接入电容器前的电压，V;S 电容器安装处的短路容量，MVA;Q一一一电容器的容量，Mvar0 AUb吃QU - s B.3 涌流B. 3. 1 投入单个电容器h INS 式中:ls一-电容器滔流的峰值，A;1N-电容器的额定电流(有效值), A , S一一电容器安装处的短路容量，MVA，Q一二电容器的容量，Mvar。B. 3. 2 将电容器投入与己通电的电容籍并联16 式中2Is-电容器涌流的峰值，A;U一-相对地电压，V; Xc 每相串联的容抗，0; X，一一电容器组间每相的感抗，也 u /2 s一万XCXLA=fNJE fs一一涌流频率，Hz; fN一一额定频率，

33、Hzo B. 3. 3 放电电阻式中gt-一从UN，;2:放电到UR的时间，s; R-一放电电阻，MO;c-一额定电容，F，UN-一单元的额定电压，V;R骂王一-UN ;2 C ln 士VUR UR-一允许剩余电压，V(t与UR的限值见4.2)。GB/T 3984. 1-2004/IEC 60110-1 : 1998 GB/T 3984.1-2004/IEC 60110-1: 1998 参考文献lJ GB 3667 交流电动机电容器(GB36671997 ,idt IEC 60252:1993) 2J GB/T 17702. 1 电力电子电容器第1部分3总则(GB/T17702.1-1999,

34、 dt IEC 61071-1: 199 1) 3J GB/T 18939. 1 微波炉用电容器第1部分z总则(GB/T18939. 12003， IEC 61270-1: 1996 ,IDT) 4J GB 18489 管形荧光灯和其他放电灯线路用电容器一般要求和安全要求(GB18489-2001 , idt IEC 61048: 1999 ) 5J GB/T 18504 管形荧光灯和其他放电灯线路用电容器性能要求(GB/T18504-2001 , eqv IEC 61049: 1991) 6J JB/T 8169 精合电容器及电容分压器(JB/T8169-1999 ,eqv IEC 60358:1990)