低压无源电力滤波装置行业标准

ICS备案号：中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 /T 低压无源电力滤波装置Low-voltage passive filter(PF)（草案稿）（本稿完成日期：2004.7.18 ） - -发布 - -实施发布 /T 低压无源电力滤波装置范围本标准规定了低压无源电力滤波装置的定义、型号、分类和技术要求、试验方法、检验规则、产品标志及出厂文件、铭牌的基本内容，包装运输及贮存的基本要求等。本标准适用于工频50HZ，额定工作电压不超过1000V 的低压配电系统中。由电容器和电抗器组成串联谐振回路，以吸收、滤除系统特定谐波次数谐波电流的无源电力滤波装置PF（以下简称装置）。规范性引用文件下列标准所包含的条文，通过在本标准引用而构成为本标准的条文。在标准出版时， 所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。a、 GB 1497低压电器基本标准b、 JB/T 7113-1993低压并联电容器装置c、 JB/T 7115-1993低压无功就地补偿装置d、 GB 12747自愈式低电压并联电容器e、 GB 2681电工电器装置中的导线颜色f 、 GB 2682电工成套装置中指示灯和按钮的颜色g、 GB 4205控制电气设备的操作件标准运动方向h、 GB 4208-93外壳防护等级（IP代码）i 、 GB/T 14549-93电能质量公用电网谐波j 、 GB 17625.1-1998低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（每相输入电流16A）术语谐波公共连接点用户接入公用电网的连接处。谐波测量点对电网和用户的谐波进行测量之处。基波分量对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量。谐波分量对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到的频率为基波频率大于1整数倍的分量。谐波次数（ h）谐波频率与基波频率的整数比。谐波含量（电压或电流）从周期性的交流量中减去基波分量后所得的量。谐波含有率（ HR ）周期性交流量中含有的第h次谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比（用百分数表示）。第 h次谐波电压含有率以HRU h表示，第 h次谐波电流含有率以HRI h 表示。1 /T 总谐波畸变率（THD ）周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比（用百分数表示）。电压总畸变率以 THD U表示，电流总畸变率以THD i 表示。谐波源向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。（广义术语： 在其工作时产生谐波的设备、装置、器件或电路）。特征谐波在理想的外部和内部工作条件下， 由谐波源本身的工作特性所决定的某些特定次数的谐波， 称为该谐波源的特征谐波。非特征谐波不同于所属谐波源的特征谐波次数的各次谐波，称为该谐波源的非特征谐波。滤波装置谐波装置专门用来滤除或减少特定谐波量的装置。无源滤波器完全由被动元件（R.L.C ）组成的滤波器。调谐滤波器此种滤波器的调谐频率 （即谐振频率） f o等于欲滤除的谐波频率。 通常是串联谐振型的调谐滤波器，在调谐频率下，感抗和容抗值正好相等而抵消，剩下很小的电阻值。调谐频率（ fo）在该频率上，器件的各部件参数正好匹配，使感抗和容抗值相等而符号相反。单调谐滤波器该滤波器只有一个调谐频率，故只能滤除一个频率的谐波分量。滤波器参数额定电压（ UN）滤波装置（回路）所接入的电力系统的额定电压。用U N表示。额定电流（ IN ）滤波装置中电容器组的额定电流。用IN表示。额定容量（ SN）滤波装置在工频额定电压和额定电流时的基波无功功率。用SN 表示。单相滤波装置的额定容量：SN = U N I N三相滤波装置的额定容量：SN = 3U N IN额定感抗（ X N）装置中电抗器通过工频额定电流时的电抗值。用X N表示。额定电抗率（ K N）装置中电抗器的额定电抗对配套并联电容器组额定容抗的百分比值。用K N表示。最大工作电流温升不超过规定值时，装置能连续运行的最大工作电流方均根值。视在功率（广义的定义，以S 代表）电压方均根值Urms和电流方均根值I rms的乘积。存在谐波电压和谐波电流的情况下，视在功率的算式为：有功功率（广义的定义，以P 代表）2 /T 其算式为：谐波有功功率（PH）定义有功功率的算式中的 PH 则为谐波有功功率。 式中 Uh和 I h是第 h次谐波电压和电流的方均根值， h是相量 U h相对于 I h的相角差。谐波无功功率（QH）其算式为：。式中： S是广义的视在功率，P是广义的有功功率，Q1是基波无功功率， Q1 = U 1 I 1 COS 1 。谐波过滤率（K Lh）其算式为：。式中： I ho为未接入滤波装置时，注入系统的h次谐波电流， I h为接入滤波装置后注入系统的谐波电流。品质因数（ q）对单调谐滤波器而言，品质因数是指基波电抗与等效基波电阻的比值，即 q = X L / R 1。等值频率失调度（ ）其算式：。式中： 为电网频率变化相对偏差； L 为电感量的相对偏差，由于电抗器制造的误差，电感量的调整方式等原因所引起。 C为电容值的相对偏差，由于电容器制造误差，成组配合误差，电容温度变化等原因所引起。建议取值 1.0， L 1， C 2，取各同号最大值相加，计算最大等值失调度 m 0.025。型号与额定值等级滤波装置型号按的规定确定额定值相数：单相、三相三线、三相四线工作频率： 50HZ调谐频率： fo = 3 13 次，取决于谐波源负载的特征谐波，具体由用户与供货单位商定。额定电压等级：额定电压的优选值为：0.38， 0.66， 1.0kV 。额定容量等级：额定容量的优选值为：90， 120， 150，180， 240， 300， 450， 600kvar 。技术要使用条件3 /T 海拔安装运行地区的海拔应不超过2000m。环境空气温度应符合与装置相应的温度类别。环境空气相对湿度安装场所的相对湿度在最高温度为40时应不超过 50，在温度较低时允许有较高的相对湿度，例如 20时为 90，但应考虑到由于温度的变化，有可能会偶然地产生适度的凝露。使用电压范围使用电压范围为：（ 0.85 1.10）U N。不包括由于接通或开断装置所引起的过渡电压，但包括谐波及电源电压波动的影响。稳态过电流装置应能在方均根值不超过 1.30倍该装置的电容器组在额定频率、 额定正弦电压和无过渡状态时所产生的电流下连续运行。由于实际电容可能达1.10CN，所以，这个电流可能达到约1.43I N。工频加谐波过电压装置运行中工频加谐波的过电压的联合作用不使其过电流超过5.1.5 条的规定值。当装置在不高于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。其它条件a、 安装场所应无剧烈的机械振动；b、 安装场所应无损坏绝缘及腐蚀金属的有害气体及蒸汽；c、 安装场所应无导电性或爆炸性尘埃，应无强电场或强磁场；d、 安装场所不受阳光直接照射，无雨雪及严重霉菌侵袭。e、 安装倾斜不大于 5。注： 当需将装置安装在不符合本条规定的条件下使用时，购买方应与制造厂协商。结构及元器件要求结构及外观1.1.1.1装置应能承受一定的机械、电和热的应力。其构件应具有良好的防腐蚀、防潮湿的性能。1.1.1.2装置的外形尺寸应符合GB 3047.1 的规定， 并具有能和地面基础、相邻电气柜架固定的结构。1.1.1.3装置的结构设计、电器安装、电路布置应经济合理、安全可靠、实用美观、操作方便、维修容易。1.1.1.4装置的中性线还应允许通过三相不平衡电流和谐波电流。1.1.1.5装置的开孔、焊接、上漆、零件电镀等机加工艺应遵守其工艺规程并达到质量标准。做到平整、光滑、美观。1.1.1.6电器的手动机构和检修用的双门的开与关操作应灵活，方向、角度应符合有关标准的规定。装置主接线方式低压无源电力滤波装置中， 通常采用单调谐滤波电路， 其典型配置是由若干组单调谐滤波器组合为成套的滤波装置。装置宜采用中性点不接地的星形接线方式。避免装置与系统谐振对低于 h次的 m次谐波电压或电流，单调谐滤波支路为容性阻抗，在一定条件下， 装置可能与系统发生串联或并联谐振，从而产生过电压或过电流。这种情况应予避免。装置设计时避免m次谐波电流放大的条件为。式中：Lf 为滤波支路电感，L S为系统的电感，h为滤波器谐振次数，m为低于 h的谐波次数。电容偏差装置的电容与其额定电容之差应在额定电容的03范围内。装置任何两进线之间的电容最大值与最小值之比应不大于1.02。4 /T 外壳防护等级装置的外壳防护等级应符合GB 4942.2 的规定，一般正面为IP20 ，其余为 IP00 。电气间隙和爬电距离装置内的电器元件的电气间隙和爬电距离应符合有关规定， 在规定使用条件的寿命期内应保持其电气间隙和爬电距离。装置内不同相的裸露带电导体之间以及它们与外壳之间的电气间隙和爬电距离应不小于表1的规定。表 1电气间隙和爬电距离额定电压电气间隙爬电距离kVmmmm0.30 UN0.6610120.66 UN 11216电器元件的选择与安装1.1.1.7装置所配置的电器元件（含部件）为刀开关、断路器、电流互感器、避雷器、熔断器、交流接触器、 放电及信号器件、电容器、 串联电抗器、滤波补偿控制器、测量表计（电压、电流、无功功率、谐波量）等，这些电器元件应符合相应的国家标准或行业标准。1.1.1.8电器元件的额定电压、额定电流、使用寿命以及投切电容器用开关接触器的接通能力、分断能力、短路强度等应能满足装置电气参数的要求，并且开关接触器在切除电容器时应不发生重燃击穿。1.1.1.9电容器额定电压值应符合下列要求：a)电容器运行承受的长期工频过电压应不大于电容器额定电压的1.1 倍。b) 电容器运行中由于工频加谐波过电压共同作用而使其过电流和过电压的值应符合国家现行产品标准的规定。c) 应考虑具有足够的无功补偿用的基波无功功率和滤波用的谐波无功功率。1.1.1.10电容器宜用滤波电容器，当装置电流不超过电容器的允许电流时，也可采用普通的自愈式电容器。1.1.1.11串联电抗器的选型宜采用干式空芯电抗器或铁芯电抗器，应根据技术经济比较确定。串联电抗器的额定电流应不小于所连接电容器组的额定电流的1.3倍。1.1.1.12指示灯和按钮的颜色应符合GB 2682 的规定。1.1.1.13刀开关和交流接触器的额定电流应不小于负载额定电流的1.5 倍。1.1.1.14电器元件的排布、 固定、连接等安装工艺应遵守其制造厂的说明和安装规程并达到安装质量标准，做到牢靠、整齐、端正，便于运行操作和维修更换。1.1.1.15运行中需操作的电器元件，其操作件（如手柄、按钮等）的中心位置距装置基础面应不高于1.9m ，不低于 0.4m 。运行中需观察的指示仪表，其水平中心线不应高于装置基础面 2m。母线、导线及选择布线1.1.1.16主电路母线、导线的允许载流量应不小于可能通过该电路最大工作电流的1.5 倍。1.1.1.17母线连接应紧固具有保证接触良好的措施。母线的布设应能满足装置预期额定短期耐受电流的要求。1.1.1.18母线和导线的颜色应符合GB 2681 的规定。母线相序的排列应符合表2 的规定（正面观察） 。表 2母线相序排列方式相序垂直排列水平排列前后排列U上左远V中中中5 /T W下右近中性线最下最右最近1.1.1.19装置辅助电路绝缘导线的额定电压，最小截面、 布线方式、 连接工艺与标记等应符合电器二次线敷设的有关规定。对触电的防护措施1.1.1.20对直接触电的防护， 装置的裸露导电部件应利用接地的挡板或外壳进行防护。挡板或外壳应固定牢靠， 并有一定的机械强度，同时应符合装置要求的电气间隙和爬电距离。在需要移动、打开外壳或拆卸时，必须使用钥匙或工具，或者有断电联锁机构。1.1.1.21对间接触电的防护， 应用可靠接地的保护电路进行防护。保护电路可通过单独装设保护导体或利用装置的结构（或二者都有）来完成。a、 装置的裸露导电部件，需接地的电器元件的金属底座及装有电压超过60V 的电器元件的门、盖板或类似部件，均应保证与保护电路可靠连接。b、 保护电路的电连续性应利用有效的接线来保证，直接连接或利用保护导体连接。c、 装置内保护电路和所有部件的设计应使它们足以耐受装置在安装场所可能遇到的最大热应力和电动应力。d、 利用装置的外壳作保护电路的部件时，其最小截面应符合表3 中的规定。表 3 相导线截面积及相应保护导体最小截面积mm2相导线截面积S相应保护导体最小截面积S16S16 S 3516S35S/2e、 便于识别，保护导体的颜色应采用黄绿色。黄绿色双色除作为保护导体识别颜色外，不得其它任何用途。f 、 装置中保护导体的截面积按表3 的规定选择。如果按表3 选择的导体不是标准尺寸时，应靠向标准尺寸；当相导线与保护导体的材料不同时，应进行修正使之达到同一种材料的导电效果。g、 装置的金属外壳上应有保护接地端子，其导电能力应和装置进线相导体的允许截流量相同，并标有明显、耐久的接地标志。滤波柜应具有良好的通讯冷却措施。仪表和显示a、 装置应装设电流表、电压表；b、 装置应装设功率因数显示；c、 装置应装设滤波支路投入和切除显示；d、 谐波分量值显示（根据用户要求）。装置技术性能温升母线和电器元件连接处的温升不得高于电器元件出线端的规定温升。母线之间连接处的温升不得高于表4的规定。装置内绝缘导线和电器元件的温升不得高于规定的允许温升。表 4 母线连接处温升温升母 线 连 接 处铜铜506 /T 铜搪锡铜搪锡60铜搪银铜搪银80铝搪锡铝搪锡55铝搪锡铜搪锡55谐波过滤率对滤除 h次谐波的滤波装置，其该次谐波过滤率，型式试验时应不低于 60，出厂试验时应不低于30。现场使用时应在 70以上。装置功率损耗介电强度主电路相间和与其直接连接的辅助电路应能耐受 2.5kV （方均根值）的工频试验电压。装置中不与主电路直接连接的辅助电路对地 （框架）以及带电部件对绝缘材料制成的覆盖层或外部操作手柄应能耐受表 5规定的试验电压。表 5试验电压kV额 定 电 压试 验 电 压 1315操作过电压保护应装设限制操作过电压和大气过电压的保护。宜采用氧化锌避雷器。谐波超值保护与过电流保护应设置谐波超值保护，保护动作值应根据电容器和电抗器的参数而定。短路保护应设置断路器保证瞬时切除滤波支路的短路故障。放电器件放电器件应保证电容器断电后其上的剩余电压降至50V 的时间不大于3min，并且，当任滤波支路电容器再次投入时，其线路端子上的剩余电压应不超过额定电压的10。当电容器本身装有能满足上述要求的放电器件时，装置可不另设放电器件。装置的控制a、 参量： 电流、电压、谐波电流或电压、无功功率、 功率因数或时间等单项控制或多项综合控制。b、 工作方式：滤波支路的投入和切除采用自动控制,或手动控制 ,两者可切换。c、 投切延时时间：应可调节，使能满足5.3.9 条关于任一滤波支路电容器再次投入时，其线路端子上的剩余电压不超过额定电压的10的规定（按购买方要求预先整定）。试验方法试验原则本标准规定的试验是包括在制造厂内可以进行的试验项目和安装现场的试验项目。试验应在与实际谐波源等效的电气条件下进行。 当制造厂无条件进行试验时， 可根据协议进行工业运行试验。装置所用的电容器、 电抗器等所有元器件出厂前必须通过出厂试验， 若元器件已附有各自技术条件通过出厂试验的合格证，可不再重复试验。试验方法外观及结构检查按 5.2.1及 5.2.4 5.2.7条的要求用目测和仪器测量的方法进行。70.85U N、 1.00U N和 1.10U N 电压的条件下， /T 电容检验应在电压 （ 0.9 1.1）UN和频率 (0.81.2) f N下测量， 可对装置或分组电容器用测量误差不大于1的电容测量电桥或能保证测量准确度的其他方法（如电压电流法）进行。温升试验滤波柜的温升试验，须有谐波发生装置投入，使滤波柜处于滤波工作状态下进行试验。试验时，装置的放置应同正常使用一样，不管装置是否设计有侧板，试验时都应装上侧板。试验分两步进行：1. 对装置施加 1.2U N 工频电压（断开过电压保护器件），温度稳定后测量电抗器和电容器组最热区域内两台电容器的外壳温度及其中间的冷却空气温度；2.将电容器的线路端子短接，对装置施加较低的工频电压，使电流达到1.3I N，温度稳定后测量装置内各电气连接点处的温度。试验时应有足够的时间使温度上升达到稳定。每隔1 2h用温度计或热电偶或其他温仪测量温度。对于 a项试验，当 6h内的连续 4次测量温度的变化不超过 1时；对于 b项试验，当 3h内的连续 4次测量温度的变化不超过 1时，即认为温度达到稳定。同时， 沿需测量装置的周围空气温度，至少应该用两个温度计或热电偶均匀布置在装置的周围，布置点的高度约等于装置的一半，距装置1m远，以它们的平均读数值作为装置的周围空气温度。测量时应防止空气强迫流动和热辐射对测量准确度的影响。试验开始和结束时应测量电容，前后测量值应无明显差别。机械操作试验参照 JBT 7113-1993 低压并联电容器装置进行介电强度试验参照 JBT 7113-1993 低压并联电容器装置进行。通电操作试验自动控制装置应进行通电操作试验。在辅助电路分别通以各操作三次，应无一次误动作，且所有电器元件的动作、仪表和信号显示均应符合要求。谐波过滤率测定分出厂初测和现场测定a、出厂初测在制造厂的试验平台模拟谐波源设备（电力整流器、变频器等）的特征谐波进行滤波特性试验和参数调整并初算谐波过滤率。试验设备的特征谐波频谱应能仿效谐波源设备的3 25 次谐波，其谐波含量不低于谐波源负载的 80。当试验设备容量不足时，可采取分组、分批测定的方法。b、现场测定装置安装完毕，且谐波源设备正常运行后，进行最后的装置参数调试和谐波测定。使用谐波分析仪，记录装置投入前、后的谐波数据并按本标准3.3.11 计算谐波过滤率。谐波电流和谐波过滤率应取三相的算术平均值。本测定可结合温升试验进行。谐波超值与过电流保护试验该试验在自动控制状况下进行。控制器的控制参量（电压、电流）由谐波电源装置提供。将工频电压升至 UN ，手动投入一个或数个滤波支路，调节谐波电压，使谐波电流（方均根值）稍大于 0.69IN，控制器应立即发出切除滤波支路的指令。外壳防护等级检验外壳防护等级按GB 4942.2 规定的试验方法进行检验。放电器件检验可以在任何一组电容器上进行。试验时对电容器组施加 UN 直流电压， 1min后断开电源，记录电压降至 50V 时所经历的时间。如放电器件为电阻型的，也可用测量的方法进行。测量后按下式计算：8 /T 式中： t放电至容许剩余电压所经历的时间，S；R放电电阻测量值，M ；C电容测量值， F；U n电容器额定电压，V ；U R容许剩余电压，V 。装置损耗功率的测定装置损耗功率的测定可结合谐波过滤率的测定进行， 由谐波分析仪测得的各相有功功率的代数和便为装置的损耗功率。检验规则装置的试验分为：出厂试验、型式试验和验收试验。试验项目见表6。序号试验类别123 出厂试验45678910 型式试验111213表 6试验项目试验项目技术要求条号试验方法条号外观及结构检查5.2.16.2.15.2.65.2.9电容检验5.2.46.2.2机械操作试验5.2.1.66.2.4介电强度试验5.3.46.2.5通电操作试验5.1.46.2.6谐波过滤率测定5.3.26.2.7机械操作试验5.2.1.66.2.4介电强度试验5.3.46.2.5谐波超值及过电流保护试验5.3.96.2.10外壳防护等级检验5.2.56.2.11放电器件检验5.3.106.2.12温升试验5.3.16.2.3损耗功率测定6.2.14出厂试验出厂试验的目的在于检验制造中的缺陷和对某些电器元件进行参数整定。 这一试验由制造厂对出厂的每台装置进行。型式试验型式试验的目的在于全面检验装置的设计、材料和制造等方面是否满足本标准的性能和使用的要求。型式试验的产品应是通过出厂试验的合格产品， 型式试验的全部项目可在一台装置上进行， 或在相同装置的多个部件上分别进行。属于下列情况之一者，应做全部或部分的试验项目。a、 新产品定型鉴定；b、 已定型产品转厂生产试制鉴定；c、 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；9 /T d、 批量生产的装置应定期或累积一定产量后，进行周期性抽样，时限由制造厂自定，但不得超过五年。批量生产抽试的产品不得少于两台。试验时有一台一项不合格者，允许返修复试。复试仍不合格时，则该批产品为不合格产品。必须在消除缺陷并通过试验后方能继续生产。e、 产品长期停产后，恢复生产时；f 、 出厂试验与上次型式试验有较大差异时；g、 国家质量监督机械提出型式试验的要求时。验收试验验收试验在是在用户现场试运后进行的试验。 试验的目的是检验装置的滤波补偿效果。 应进行投入切出操作，检验记录投入前后的谐波电压、电流及电能参数并打印波形，出具检验报告。标志、包装、运输及贮存每台装置的正面面板上应装有标明下列内容的标牌a、 型号和名称；b、 出厂编号；c、 主要技术数据（额定电压、额定容量）；d、 制造年月；e、 本标准代号；f 、 制造厂名称或商标。装置包装和运输应符合JB 3085 的规定，包装采用封闭式板箱。装箱资料包括：a、 装箱清单；b、 产品合格证书（合格证）；c、 安装时必须的图样资料；d、 使用说明书。装置的运输和贮存条件应符合第5.1.3 条规定的环境空气相对湿度的要求；其温度范围在 -45 55之间；在短时间（不超过24h）内允许达到70。提供人：龙绍清南海樱花电气有限公司10