并联电容器装置技术及应用 电力行业电力电容器标准化技术委员会 编著 2011年版.pdf

书 书 书内 容 简 介本书是在多年积累的试验研究成果和大量运行、制造经验的基础上，结合目前的工程实际编写而成的。全书共分八章，主要对无功补偿的原理、作用及补偿配置的原则，并联电容器装置中主要设备的性能和质量要求，装置的关键技术问题，装置结构及其参数选择，装置的故障保护，装置的运行及电力系统无功、电压优化控制等方面作了系统的介绍。本书从电力系统安全生产、经济运行的角度出发，注重理论与实践相结合，内容丰富全面，不但深入讨论了并联电容补偿的基本理论和系统分析，而且着重提供了并联电容器装置设计、制造和工程应用的主要方法，同时还介绍和诠释了最新的相关电力行业标准及规范、国家标准和I E C的有关规定。本书可供电力系统和并联电容器及其装置制造行业工程技术人员以及大专院校相关专业师生阅读参考。图书在版编目（C I P）数据 并联电容器装置技术及应用/电力行业电力电容器标准化技术委员会编著.北京：中国电力出版社，2 0 1 0.1 2 I S B N9 7 8 7 5 1 2 3 1 1 8 3 1 .并.电 .移相电容器 电容器成套装置.TM 5 3 1.1 中国版本图书馆C I P数据核字（2 0 1 0）第2 4 5 5 7 5号 中国电力出版社出版、发行（北京市东城区北京站西街1 9号 1 0 0 0 0 5 h t t p：/www.c e p p.s g c c.c o m.c n）北京盛通印刷股份有限公司印刷 各地新华书店经售*2 0 1 1年4月第一版 2 0 1 1年4月北京第一次印刷 7 8 7毫米1 0 9 2毫米 1 6开本 2 8.2 5印张 6 9 3千字 印数0 0 0 13 0 0 0册 定价6 5.0 0元敬 告 读 者本书封面贴有防伪标签，加热后中心图案消失本书如有印装质量问题，我社发行部负责退换版 权 专 有 翻 印 必 究并联电容器装置技术及应用主 审 倪学锋（教授级高级工程师）副 主 审 张章奎（教授级高级工程师）谢 诚（教授级高级工程师）主 编 宋 森副 主 编 汪启槐 杨一民 虞忠年编写人员 宋 森（教授级高级工程师）汪启槐（教授级高级工程师）汪延宗（高级工程师）杨一民（教授级高级工程师）史 班（高级工程师）盛国钊（高级工程师）虞忠年（高级工程师）冯申荣（教授级高级工程师）吕杭勇（工程师）吕 健（副研究员）电力电容器行业是国产化做得最好的电器制造行业之一。2 0 0 0年之前，并联补偿用电容器及电抗器几乎1 0 0%为国内厂商的产品，2 0 0 1年之后，生产无功补偿设备的国外厂商通过合资形式逐步进入中国。但到目前为止，无功补偿用的电力电容器和并联电抗器的国内厂商市场占有率仍达8 0%以上。特别是并联电容器，目前国内生产厂商都进行了技术改造或新厂建设工作，不论是生产设备还是生产条件都是世界上最好的，这一良好局面的形成得益于三个方面：一是国家的大力支持和扶持；二是老一辈无功设备运行及技术管理人员和生产厂商技术人员的努力；三是我国电力行业的发展。在2 0世纪8 0年代之前，我国电力电容器行业还采用很落后的油浸纸绝缘电容器，电容器质次价高，年故障率达到2 7%左右，爆炸着火情况严重。为改变这种局面，1 9 8 0年电力工业部和机械工业部联合，痛下决心采取两大措施解决此问题：电力工业部对国内电容器厂的产品停止订货一年，同时调拨2 0 0 0万元供电容器生产厂进行技术改造；从运行技术上进行改革，将高压电容器的形接线全部更换成 形接线方式。这些措施的实施，使电力电容器很快从油浸纸绝缘技术发展到了膜纸复合绝缘技术，电容器运行的年故障率从1 9 7 9年的2 7.3%下降到1 9 8 0年的1 0.7%，1 9 8 1年降到2.4 7%。到2 0世纪9 0年代，电力电容器年故障率基本上维持在0.5%左右的水平，接近国际先进水平。电容器质量的提高，使企业获得了良好的经济效益，也为电容器技术不断进步创造了有利的条件。在这个变化之初，国内的电力电容器制造商是十分痛苦的，但电容器行业最终像凤凰涅槃，经过改革，顺利完成了产品由油浸纸绝缘向膜纸复合绝缘的更新换代，为该行业承担起民族工业建设对电力电容器需求奠定了基础。在随后的3 0年中，电力电容器及无功补偿装置制造行业健康发展，一直由民族工业为主导，并得到不断的发展和进步，这一巨大的成就与这一时期的无功专业技术工作者的奉献是密不可分的。1 9 9 7年，国家启动城乡电网改造工程，已打下了一定基础的电容器制造业抓住了这次国家支持和扶持的机会，迅速完成由膜纸复合电容器制造技术向全膜电容器技术的转变。虽然这个转变过快，为质量保证留下了许多隐患，但这个过程的完成使得我国电容器行业跟上了国际发展的步伐。因此，这两次国家的支持和扶持对电容器行业来说是功在千秋的。改革开放后，由于各厂为自身的利益，都对同行生产厂、用户封锁技术机密，导致技术交流不畅，使得电容器在迅猛发展过程中的许多关键问题未研究透彻，从而埋下隐患。在这个关键时期，国家电网公司实行了新的设备采购方法，使得国家电网公司可以集中专家来解决电容器制造行业发展中留下的一些问题。以电力行业电力电容器标准化技术委员会和老专家组成的团队经过认真分析，梳理电容器装置运行中存在的主要问题后，根据问题的轻重缓急和生产厂家可以接受的程度，确定了解决电容器和电容器装置的五年规划，即：先用一年时间解决电容器装置的配置和电容器的发展方向问题，再用一年时间解决装置的结构和接线正确问题，其后用一年时间解决电容器装置保护正确问题，最后用一年时间解决电容器装置的爆炸着火问题。这样用四年时间解决电容器装置在运行中的安全性问题后，再用一年解决电容器和电容器装置的可靠性问题。经过五年的努力工作，电容器装置的配置结构、爆破能量限制、保护及电容器的发展方向等问题得到了较好的解决。本书是专为从事无功补偿装置制造和使用的技术人员编写的技术专著。该书较系统地从无功补偿的基本概念、基础知识，电容器装置的基本构成、补偿原理，装置及各部件的性能要求、制造过程、质量要求及应注意问题，电容器装置的运行要求及存在的问题，无功配置及调度等方面作了较系统的介绍，这样可使读者对无功补偿装置的运行应用、制造及质量控制都有一个较全面的了解。这对改变目前电力系统运行及技术人员熟悉无功补偿装置的运行应用，却不了解设备内部结构及制造的质量控制，制造厂家技术人员熟悉设备内部结构及制造的质量控制，却对无功补偿装置的运行应用不熟悉的局面是十分有益的。该书的完成得益于这批老专家亲身经历了从油纸绝缘到膜纸绝缘再到全膜绝缘的发展过程，更得益于他们经历了2 0世纪8 0年代生产厂家与运行单位良好的合作。因此，这批老专家不仅具有雄厚的无功补偿装置运行技术，而且对无功补偿装置及部件的制造有深入的了解和研究。作者中有五位已年过七旬，此书的编写耗费了他们巨大的精力和体力，但如不将他们宝贵的技术积累留给后来的无功补偿专业工作者，将是无功补偿专业的一大损失。本书在编写过程中虽多有波折，但最终这些老专家聚三年之功，终于顺利地完成了书稿的编写工作。在此，由衷地感谢各位专家的辛勤劳动，并感谢日新电机（无锡）有限公司及其有关技术人员的支持和参与。由于这批老专家长期从事无功补偿装置运行技术工作，擅长写论文和技术报告，著书并非他们所长，这也更加重了他们写作的负担。谨希望广大读者在阅读此书时能心情愉快并大有收获，也在此祝该书发行顺利。电力行业电力电容器标准化技术委员会主任委员倪学锋2 0 1 1年1月 交流电力系统由发电机、变压器、输配电线路、电动机和各种用电设备组成，其物理性能有电阻性、电感性和电容性，所以电力系统在运行时内部有电磁交换功率，这个功率用于电场、磁场能量的变化，反复吸收和放出相等（不消耗）的能量，在我国称为无功功率（简称无功）。无功补偿技术利用电感和电容不同的物理性能，电感性电流相位落后电压9 0（感性无功功率）和电容性电流相位超前电压9 0（容性无功功率），即感性无功功率与容性无功功率具有互补的特点，采用安装容性设备（电容器）或感性设备（电抗器）的方式对电力系统中不同地点（时间）需要的无功功率进行补偿，减少无功功率在系统中的流动，达到就地平衡的目的，以满足电力系统安全、经济和电压质量的要求。随着交流电力系统容量的扩大，电压等级的提高和输电距离的增加，无功补偿技术和补偿设备也有很快的发展，尤其是并联电容器装置有了更快的发展。例如，以前我国电容器采用纸浸矿物油，单台容量为1 01 2 k v a r，质量比特性约为2 k g/k v a r，介质损耗为3W/k v a r的产品，目前绝大部分电容器已经采用全膜，单台容量为3 3 45 0 0 k v a r，质量比特性为0.2 k g/k v a r左右，介质损耗下降到0.3W/k v a r以下，年损坏率在1%以下的产品，接近国际水平。另外，开发了带有内熔丝电容器和具有中国特色的高压大容量集合式电容器。电容器组由电压等级1 0 k V、单组容量8 0 0 0 k v a r左右发展到3 56 6 k V、4 06 0 M v a r为一组的电容器组，目前最大的单组容量已达1 2 0 M v a r，产品基本满足了电力系统对无功功率的需求。由于电容器单组容量的增大和电压等级的提高，对主接线和配套设备（开关设备、放电线圈、串联电抗器、熔断器等）的选择与参数配合要求也更为严格、复杂。同时，为了满足超高压直流输电系统稳定、安全运行，在换流站的交流侧，并联母线上的并联电容器已经投入运行，随着3 3 05 0 0 k V超高压交流电力系统的发展和城市变电站使用电缆的增多，并联电抗器的使用也在不断增加。能够迅速跟踪负荷变化（无功功率大小和方向）的新型静止型动态无功功率补偿装置（S V C）的使用也有所增多。目前，我国电力发电装机容量已达8亿kW以上，1 0 0 0 k V电压等级的输变电工程也已投入试运行，初步形成了全国性的输电网络，容性无功装机容量已达4亿k v a r以上，其中绝大部分是并联电容器装置。这些无功补偿设备为电力系统稳定安全运行、改善电能质量、降低电能损耗、增加输配电能力等发挥了很好的作用。为了管好、用好无功补偿设备，长期以来特别是2 0世纪8 0年代以后从事无功补偿工作的专业技术人员，尽职尽力对无功补偿设备的发展方向、存在问题、解决措施等方面倾注了很多精力，现在这些同志大部分已经退休，离开了工作岗位。为了进一步提高无功补偿专业人员的技术水平，掌握无功补偿设备的技术发展、存在问题与解决措施，充分用好无功补偿设备，防止在运行中发生事故造成不必要的损失，电力行业电力电容器标准化技术委员会组织了国内专家编写了本书。编著者根据电力行业颁发的各种有关导则、标准和规定的要求，从安全生产、经济运行的角度出发，对无功补偿的基础知识、作用和补偿原则、并联电容器及配套设备的选择、运行和预防事故的技术措施等方面的内容作了全面系统的介绍。本书理论性和实用性都比较强，特别是对装置的主接线选择、电容器及配套参数的选择和配合、电容器内部故障元件继电保护的计算和整定、电容器组用串联电抗器的电抗率选择和系统谐波的关系及抑制谐波措施、单台保护用熔断器的选择等作了详细的论述，对保障电力系统安全、稳定、经济、优质、高效运行具有一定的指导作用。本书共分八章，第一章无功功率与无功补偿的基础知识由汪启槐执笔，第二章无功功率作用及补偿配置由汪延宗执笔，第三章并联电容器由杨一民、史班、冯申荣执笔，第四章并联电容器装置主要配套设备和器件由史班、杨一民、吕杭勇执笔，第五章并联电容器装置中的主要技术问题由史班、汪启槐、吕健执笔，第六章并联电容器装置及其参数选择由盛国钊、史班、杨一民执笔，第七章高压并联电容器装置的故障保护由盛国钊执笔，第八章并联电容器装置的运行由虞忠年执笔，宋森负责全书统稿。本书在编写过程中得到了日新电机（无锡）有限公司的大力支持，浙江省电力试验研究院赵启承、安徽省电力试验研究院俞德柱在编写过程中提出了不少宝贵建议，在此一并表示衷心感谢。由于编写时间仓促和作者水平所限，书中内容难免存在不足之处，欢