【TB铁路运输标准】 电气化铁道密集型并联电容器技术条件

中华人民共和国铁道行业标准
TB/T2826-1997
电气化铁道密集型并联电容器技术条件1997--09-21发布
1998--04——01实施
中华人民共和国铁道部发布
主题内容与适用范围
引用标准
额定参数
技术要求
试验方法
检验规则·
包装和运输·
10安全要求
附录A电容器的计算公式
中华人民共和国铁道行业标准
TB/T2826—1997
电气化铁道密集型并联电容器技术条件1主题内容与适用范围
本标准规定了交流电气化铁道密集型并联电容器（以下简称电容器）的术语、技术要求、试验方法和检验规则等。
本标准适用于单相工频（50Hz）交流制，接触网额定电压为25kV的电气化铁道牵引变电所无功补偿装置用的电容器
2引用标准
GB311.1高压输变电设备的绝缘配合GB311.2—311.6高电压试验技术GB321优先数和优先数系
GB3983.2高电压并联电容器
GB6915高原电力电容器
湿热带电力电容器
GB6916
GB11025并联电容器用内部熔丝和内部过压力隔离器ZBK48002日
电力电容器产品型号编制方法
ZBK48003
并联电容器电气试验规范
ZBK48004
高电压交流滤波电容器
JB2759机电产品包装通用技术条件JB/T5347
变压器用片式散热器
铁路电力牵引供电设计规范
TB2009牵引供电系统并联电容无功补偿的计算条件和方法3术语
3.1电容器元件bzxz.net
由电介质和被它隔离开的电极所构成的部件。3.2内部熔丝
在电容器内部，与每一个电容器元件相串联的熔丝。3.3电容器单元
中华人民共和国铁道部1997—09—21批准1998--04—01实施
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由个或多个电容器元件及内部熔丝构成的，并有引出端子的组装体。3.4电气化铁道密集型并联电容器将适当数量的电容器单元组装于单个外壳中构成的电容器。3.5接线端子
用来联接到牵引变电气低压侧电源、放电线圈和串联电抗器上的端子。3.6放电器件
并联在电容器上的一种装置，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降低到零。
3.7额定频率（fz）
设计电容器时采用的频率，即基波频率。3.8额定电容（C%）
设计电容器时所采用的电容值。3.9额定基波电压（UiN）
含有谐波的交流电压中，频率为f的额定正弦波形电压（有效值）。3.10额定基波电流（Ii~）
含有谐波的交流电流中频率为f的额定正弦波形电流（有效值）。3.11等价三次谐波电流（1）
通过电容器的3、5、7、次谐波电流产生的电磁和热对电容器及电源的影响结果等同于单纯的三次谐波电流。
3.12额定等价三次谐波电流（Isn）电容器长期允许通过的等价三次谐波电流。3.13额定基波容量（QIN）
电容器在额定基波电压和额定基波电流下运行所发出的无功功率。3.14额定等价三次谐波电压（Usn）额定等价三次谐波电流IsN通过额定电容为C%的电容器时所产生的电压。3.15额定等价三次谐波容量（Q3N）电容器在额定等价三次谐波电压和电流下运行所发出的无功功率。3.16额定电压（UN）
设计电容器时所采用的电压（有效值），其值等于额定基波电压和额定等价三次谐波电压的算术和。
3.17额定电流（1n）
设计电容器时所采用的电流（有效值），其值等于额定基波电流和额定等价三次谐波电流的方均根值。
3.18额定容量（Q%）
额定基波容量和额定谐波容量的算术和。3.19损耗
电容器在额定电压和额定电流下运行时所消耗的有功功率。电容器的损耗应包括所有部件产生的损耗。如电介质、极板、内部熔丝、连接件、母线等产2
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生的损耗；对于内装放电装置的电容器则还包括放电线圈的损耗。3.20损耗角正切值（tg0）
电容器在额定基波电压和额定频率下的损耗与无功功率之比值。3.21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。3.22热稳定状态
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。3.23环境空气温度
电容器安装地点的空气温度（以气象温度为准）。3.24冷却空气温度
热稳定状态下，对应外壳最热点、距离电容器外壳0.1m处的空气温度。3.25局部放电起始电压
电容器或元件发生局部放电，其放电量达到规定值时的电压（有效值）。3.26局部放电熄灭电压
电容器或元件发生局部放电后，当施加电压下降过程中，其放电量减小达到3.25条所述同一规定值时的电压（有效值）。3.27单元额定容量（Q%）
单元额定基波容量和额定谐波容量的算术和。3.28单元额定电压（U%）
设计单元电容器时所采用的电压（有效值），其值等于单元额定基波电压和单元额定等价三次谐波电压的算术和。
3.29单元额定电容（C%）
设计单元电容器时所采用的电容值。4额定参数
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一50～55℃。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℃、一5℃、一25℃、一40℃、-50℃这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温度应不超过相应温度类别的最高环境空气温度加5℃。3
上限温度代号
注：表1的温度值可由气象资料查得。4.2额定频率
本标准取50Hz。
4.3额定电容
计算见附录A-A1。
4.4额定基波电压
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环境空气温度℃
24h平均最高
额定基波电压见表2。计算见附录A一A2。表2
牵引变电所母线空载电压
电容器额定基波电压(a=0.12~0.13)29.00
注；表中α值表示电抗器的基波电抗值与电容器基波容抗值之比，本标准取0.12～0.13。4.5额定等价三次谐波电压
本标准取0.26UiN。计算见附录A一A4。4.6额定电压
电容器额定电压见表3。计算见附录A一A6。表3
牵引变电所母线额定电压
电容器额定电压（a=0.12~0.13)额定基波容量
年平均最高
为满足无功补偿的要求，其选择计算方法见TB2009，交流电气化铁道中并联电容器的容量通常在1000～6000kVAR范围内，按GB321中R20系列，电容器的额定基波容量优先值如下：
1120、1250、1400、1600、1800、2000、2240、2500、2800、3150、3550、4000、4500、5000、5600kVAR。
4.8额定等价三次谐波电流
本标准取0.78IiN。
4.9额定电流
本标准取1.27IiN。计算见附录A一A7。4.10额定等价三次谐波容量
本标准取0.20QiN。计算见附录A一A5。4.11额定容量（Qm）
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本标准取1.20QiN。计算见附录A一A85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。海拔高度超过1000m时，电容器应满足GB6915相应的技术要求。
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%。5.1.6抗震强度
水平加速度0.30g。
垂直加速度0.15g。
其中：9为重力加速度。
5.1.7污移条件
附盐密度本标准选取0.12mg/cm2。5.1.8过载荷
5.1.8.1稳态过电压
电容器能在1.36UiN下长期运行。计算见附录A一A9。5.1.8.2稳态过电流
电容器应能在1.351iN的稳态过电流下长期运行。对于电容具有最大正偏差的电容器，过电流允许达到1.458IiN。计算见附录A一A10。5.1.8.3操作过电压和过电流
用不重击穿的开关投切电容器组时可能发生第一个峰值不大于2/2Us、持续时间不大于半个周波的过渡过电压。相应的过渡过电流的峰值可能达到10011N。在这种情况下，允许每年操作1000次。当需对电容器作更多频繁的操作时，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。其限值和降值量由制造厂和购买方协商确定。5.1.8.4谐波过电流
电容器在通过额定基波电流的同时，允许通过的等价三次谐波电流的数值与时间见表4。5
等价三次谐波电流
5.2性能与结构要求
5.2.1电容器型式
户外充油自冷全密封式。
5.2.2放电器件
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与电容器直接连接的放电线圈，应保证电容器上的剩余电压在5min内自√/2U降至50V以下，其二次线圈可兼作差压保护用。5.2.3内部熔丝
每个电容器元件均装保护熔丝，在电容器的整个寿命期间，熔丝应能承受等于或稍大于电容器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它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和U2的范围内发生击穿时，熔丝应能将损坏的元件与其它元件隔离开来，其中U，和U2分别为故障瞬间电容器端子间电压的最低和最高瞬时值。U和U2推荐值分别为0.92U和2.0√2UN。熔丝熔断后的间隙必须能承受它所隔离的元件与其它元件上可能出现的稳态电压和正常的短时过渡过电压。
5.2.4外观及防腐蚀层
电容器的外观应符合产品图样的要求。其外露金属件应有良好的防腐蚀层。5.2.5接地端子
电容器应有将外壳可靠接地的端子，端子螺栓不小于M16。5.2.6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。
5.2.7安全性能
电容器应装有压力释放装置，当油箱内部压力超过0.055MPa时，应可靠动作。5.2.8油温度补偿装置
电容器装有金属膨胀器，用来调节电容器内部由于温度引起的压力变化，保证在周围气温达到第4.1条中规定的最高温度、容量达到1.26Q%（计算见附录A一A11)情况下，油压不超过膨胀器的允许工作压力上限；在周围气温达到第4.1条中规定的下限温度未投入运行时，油压不得出现负值。
5.2.9油温测量装置
电容器须装设户外就地显示温度的信号温度计，信号接点容量在交流电压220V时，不低于50VA；直流有感负载时，不低于15W，温度计的准确度应不低于1.5级，信号温度计的安装位置应便于观察，当温度达到规定上限温度值，便发出故障信号。5.2.10油箱及其附件
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5.2.10.1在油箱的下部壁上应安有油样活门和排油装置。5.2.10.2油箱的机械强度应能承受住0.05MPa负压及0.06MPa正压的机械强度试验，并满足在正常起吊和运输状态下无变形。5.2.10.3套管的安装位置和相互距离应便于接线，而且其带电部分之空气间隙，应能满足GB311.1所要求的绝缘电气强度。5.2.11散热器
电容器上安装的片式散热器，应符合JB/T5347的要求。5.2.12绝缘油
绝缘油应符合相应的标准。
5.2.13电容偏差
按6.8条测得的电容器的电容值与其额定值之偏差范围为额定值的0～8%。5.2.14频率
电容器额定频率为50Hz。通过谐波的频率为150Hz、250Hz、350Hz，其中150Hz分量最大。
5.2.15电容温度系数（αc）
在电容器环境温度类别的下限值（t）和介质最高工作温度t2)范围内，在基波频率下的电容温度系数αc按下式计算：
C2—Cu
C20(tt2)
式中：Cu、C2、C20分别为ti、t2和20℃下的实测电容值。试验后给出的电容随温度变化的曲线，或给出它们的回归直线及其相关系数。特殊要求由购买方与制造厂商定。5.2.16损耗角正切值（tgo）
在工频电压20℃下的损耗角正切值应不超过表5中规定。电容器在其电介质最高温度时测得的损耗角正切值应不超过在20℃时之值。表5
介质结构
膜纸复合
5.2.17端子间耐受试验电压
电容器端子间的电介质必须能承受下列两种试验电压（计算见附录A一A12)之一，历时10s，采用的电压种类由制造厂选择。工频交流电压：U~)=2.02Uz
直流电压：U(-)=4.03UN
5.2.18绝缘水平
5.2.18.1电容器的接线端子与外壳间的绝缘承受表6所列的试验电压，短时工频耐受电压施加的时间为1min，型式试验应在淋雨状态下进行。7
牵引变电所低压母线额定电压
短时工频耐受电压方均根值
雷电冲击耐受电压（1.2~5.0)/50us峰值5.2.18.2套管爬距见表7
牵引变电所母线空载电压（kV）泄澜距离（mm）
5.2.19耐受短路放电能力
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电容器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。5.2.20局部放电性能
电容器局部放电性能达到6.13条的试验要求。5.2.21温升
油箱最热点温升不超过10K，上层油温升不超过15K；套管接线端子连接处，在空气中对空气的温升不大于50K，在油中对油的温升不大于15K。6试验方法
6.1概述
电容器的试验及测量除应按下述规定进行外，还应参照ZBK48003的要求。6.2试验条件
电容器的一切试验及测量，除另有规定外，均应在下列条件下进行：a)环境空气温度为5～35℃；如需校正应以20℃时之值为准。电容器的温度应与环境空气温度无显著差别。在不通电的状况下在恒定的环境空气温度中放置适当长的时间后，即认为电容器的电介质的温度与环境相同。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（见GB311.2），交流电的频率应在50Hz下进行。
6.3外观检查
检查外形尺寸是否符合图样及技术条件的要求。6.4放电器件的检验
放电器件的放电效能，可以用实际放电法测量，放电装置为放电线圈，在组装前按技术条件单独试验，组装后，可不再进行此项试验。本试验应在耐压试验后进行。
6.5内部熔丝试验
内部熔丝试验按GB11025进行。
6.6密封性试验
电容器的密封性试验按5.2.6条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。
6.7油箱机械强度试验
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按5.2.10.2条要求，负压用抽空办法，正压按打液压办法。6.8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以外的回路中的附件引起误差的方法进行。
为了揭示是否有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0.15U的电压进行电容的初测；在电压试验（6.11条）之后在（0.8～1.2）f和（0.9～1.1)U~的条件下进行电容复测。如果制造厂和购买方商定了适当的修正因数，电容的测量可以在别的电压下进行。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：在取得协议时，制造厂应提供表明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（曲线或数表)。
6.9损耗角正切值的测量
电容器的损耗角正切值的测量在（0.8～1.2)f和（0.9~1.1)U下测量，允许分段测量，如受试验条件限制也可在不小于0.5U的电压下测量。6.10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6.9条规定，测量值应满足5.2.16条的要求。
6.11耐压试验
6.11.1电容器的耐压试验（端子间耐压试验、端子对外壳工频电压试验和雷电冲击耐压试验）一般按GB311.2～311.6中的有关规定进行。6.11.2当用直流电压试验时，试验后应通过限制电流不超过101%的电阻放电。6.11.3在作工频电压试验时，应使电压从电容器的额定电压的一半或更低些开始，在2～10s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。6.11.4在作端子对外壳的电压试验中，应将电容器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电容器。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，没有元件的模型电容器进行试验。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。此项试验对于户内使用的电容器，只作干试；对于户外使用的电容器，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1min工频湿试验电压的型式试验报告，则户外式电容器可以只做干试。6.11.5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6中选取。每一极性施加15次，如果在连续的15次冲击中未发生多于二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15次的冲击试验电压。其冲击试验电压波形由表6选取。
6.11.6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。对于有内部熔丝的电容器，如果在试验过程中有熔丝熔断，尽管电容仍在偏差之内，仅在9
与购买方取得协议时方可发货。6.12放电试验
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以直流电将电容器充电到2.5Un，然后通过尽可能靠近电容器的间隙放电。这一试验电压应在10min内作完五次。接着在5min内按5.2.17条进行一次电压试验。在放电试验之前和电压试验之后测量电容，两次测量值之差应小于一个元件击穿或一根内部熔丝熔断之量。6.13局部放电试验
对电容器在引出端子对油箱测量；对电容器单元在组装前要逐台按以下内容进行。试验电压应为实际正弦波，应对试验电路适当阻尼，以降低由于过渡过程引起的过电压。先加上额定电压使电容器达到热平衡后，再加2.02U~的电压1s，将电压降到1.20U㎡并保持10min，然后再将电压升到1.50U~保持10min，在后10min内不应观察到局部放电量的明显增加，在进行下限温度下的局部放电测量时，不预先对电容器施加额定电压，并加作电容器单元和元件的局部放电试验。试验前后按6.8条测量电容，两次测量值之差应小于相当于一个元件击穿或一根内部熔丝熔断的值。
出厂试验时可在端子间电压试验过程中，对每台电容器产品监测局部放电起始电压和熄灭电压及这两种电压下的局部放电量，下限温度加做电容器单元或元件的局部放电性能试验。6.14热稳定性试验
6.14.1本试验在于对被试电容器提供如下资料：a）测定电容器在过载荷条件下的热稳定性；b）提供电容器损耗测量再现性的条件。6.14.2本试验可以在结构相同的小单元电容器上进行。6.14.3试验时，被试电容器单元要多于2台，放置方法模拟电容器中单元实际排列情况。被试电容器单元应放置于绝缘油中，存放绝缘油的油箱应放在封闭恒温箱内，箱中空气温度应符合表8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，使其受到三个通电电容器的热辐射量为最少。当电容器的各个部分都达到表8规定的相应温度后，对电容器施加实际正弦波的交流电压，历时48h，在整个试验过程中，电压应使电容器的容量等于1.55Q，并且保持恒定，如果1.55Q%低于1.10U%和C%的基波下确定的容量乘以1.10，则在热稳定性试验中采取后一电压。在试验过程的最后6h中，外壳接近顶部处的温度至少测4次。在此6h内温度的增加量不得超过1℃，如果变化量超过，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。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，将两次测得之值校正到同一电介质温度，两次测得值之差应小于一个元件击穿或一根内部熔丝熔断之量。热稳定性试验后，应在不同电介质温度下按6.8条测量电容器的电容值（室温到90℃，不少于4个温度点）并求出其电容温度系数。在解释测量结果时，应该注意两个因素：a）测量的再现性。
b）电介质内在的变化，在没有元件击穿或熔丝熔断时，可能导致电容微小的变化。10
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