柔性直流輸電換流閥用直流支撐電容器目 次前 言 II柔性直流輸電換流閥用直流支撐電容器 1范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義(增加電容器） 1使用條件 4質(zhì)量要求和試驗 4過電壓 10安全要求 10標(biāo)志銘牌 11安裝和選用導(dǎo)則 11附錄A（規(guī)范性）具有作為頻率函數(shù)的正弦電壓并在最高溫度（θmax）下的電容器運行限值 13錄B范）振率及效聯(lián)感L測量 15參考文獻 18I柔性直流輸電換流閥用直流支撐電容器范圍本文件規(guī)定了柔性直流輸電換流閥用直流支撐電容器的術(shù)語和定義、使用條件、質(zhì)量要求和試驗、過電壓、安全要求、標(biāo)志銘牌、安裝和運行導(dǎo)則。UPFC規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T311.1絕緣配合第1部分：定義、原則和規(guī)則GB/T2423.3環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Cab：恒定濕熱試驗GB/T2423.5環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ea和導(dǎo)則：沖擊GB/T2423.10環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc：振動（正弦）GB/T2423.18環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Kb：鹽霧，交變(氯化鈉溶液)GB/T2423.22環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化GB/T2423.60電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗U：引出端及整體安裝件強度GB/T2900.16—1996電工術(shù)語電力電容器GB/T5169.12電工電子產(chǎn)品著火危險試驗第12/熱絲基本試驗方法材料的灼熱絲可燃性指數(shù)（GWFI）試驗方法GB/T5169.161650W7354高電壓試驗技術(shù)局部放電測量GB/T14048.1—2012低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分：總則GB/T16935.1—2008低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第1部分:原理、要求和試驗GB/T17702—2021電力電子電容器GB/T22472—2008儀表和設(shè)備部件用塑料的燃燒性試驗GB/T34118高壓直流系統(tǒng)用電壓源換流器術(shù)語DL/T1193柔性輸電術(shù)語術(shù)語和定義(增加電容器）GB/T17702、GB/T34118、DL/T1193中界定的及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1電容器元件capacitorelement元件由電介質(zhì)和被它隔開的兩個電極所構(gòu)成的部件。[來源：GB/T2900.16—1996，3.1.1，有修改]3.2電容器單元capacitorunit單元由多個電容器元件組裝于同一外殼中并有引出端子的組裝體。[來源：GB/T2900.16—1996，2.2.1，有修改]13.33.43.5

電容器capacitor用來提供電容的器件。[來源：GB/T2900.16—1996，2.1.1]直流支撐電容器DC-Linkcapacitor主要設(shè)計安裝在柔性直流輸電換流閥功率模塊中，作為儲能器件，具有電壓支撐、及抑制紋波的功自愈式金屬化電介質(zhì)電容器self-healingmetallizeddieletriccapacitor自愈式電容器其至少一個電極是由附著在電介質(zhì)上的金屬組成的電容器。注：在電介質(zhì)被局部擊穿的情況下，電容器的電氣屬性能夠快速且基本上自行恢復(fù)。3.6安全器件safetydevices3.6.1過壓力釋放閥overpressurereliefdevice用于釋放電容器內(nèi)部壓力的裝置，防止外殼由于內(nèi)部故障引起的炸裂。3.6.2過壓力檢測器overpressuredetector用于檢測電容器內(nèi)部壓力異常增加并發(fā)出告警信號的裝置。3.6.3隔離金屬化設(shè)計segmentedmetallizationdesign3.7額定直流電壓ratedDCvoltageUNDC設(shè)計電容器時所采用的非反轉(zhuǎn)型波形的任一極性的可連續(xù)運行的最高運行峰值電壓。3.8紋波電壓ripplevoltageUr單向電壓的峰到峰交流分量。3.9絕緣電壓insulationvoltageUi為電容器端子對殼或?qū)Φ刂g的絕緣而設(shè)計的正弦電壓的方均根值。3.10最大峰值電流maximumpeakcurrent?在連續(xù)運行中出現(xiàn)的最大重復(fù)峰值電流。3.11最大電流maximumcurrentImax連續(xù)運行時的最大方均根電流。3.12最大沖擊電流maximumsurgecurrent^Is23.13諧振頻率resonancefrequencyfr當(dāng)電容器的阻抗達(dá)到最小值時的最低頻率。3.14最低運行溫度lowestoperatingtemperaturemin電容器可通電的最低電介質(zhì)溫度。3.15外殼溫升containertemperaturerisecae外殼最熱點溫度和冷卻空氣溫度之差。3.16最高運行溫度maximumoperatingtemperaturemax電容器可在穩(wěn)定狀態(tài)條件下運行的外殼最高溫度。3.17熱點溫度hotspottemperatures電容器電介質(zhì)內(nèi)部存在的最高溫度。3.18冷卻空氣溫度cooling-airtemperatureb在穩(wěn)定狀態(tài)條件下，在電容器最熱位置的兩單元之間的中點所測得的冷卻空氣的溫度。注：如果只涉及一個單元，則為距電容器外殼大約0.1m和距基底三分之二高度處所測得的溫度。3.19電容器的損耗capacitorlosses電容器所消耗的有功功率。[來源：GB/T2900.16—1996，2.3.22]注：在高頻下，電容器的損耗主要是由連接件、接觸點和電極產(chǎn)生的損耗。3.20電容器的損耗角正切tangentofthelossangleofacapacitortan在規(guī)定的正弦交流電壓、頻率和溫度下電容器的等效串聯(lián)電阻和容抗之間的比值。[來源：GB/T290016-1996，2.3.23,有修改]。3.21電容器的等效串聯(lián)電阻equivalentseriesresistanceofacapacitorRESR注：除非另有說明，電容器的等效串聯(lián)電阻通過電容器的損耗角正切測量值的計算給出。3.22電容器的等效串聯(lián)電感equivalentseriesinductanceofacapacitorLSL3.2333.24最大損耗功率maximumpowerlossPmax電容器可在最高外殼溫度下運行的最大功率損耗。3.25熱平衡thermalequilibrium1K3.26穩(wěn)定狀態(tài)條件steady-stateconditions電容器在恒定的輸出和恒定的冷卻空氣溫度下所達(dá)到的熱平衡。3.27最大損耗功率和最大電流下的最高頻率maximumfrequencyformaximumpowerlossandmaximumcurrent2在電容器中最大電流）下產(chǎn)生最大損耗功率（）時的頻率。注：關(guān)于對的解釋見附錄A。3.28非周期沖擊電壓non-recurrentsurgevoltageUs由切換或系統(tǒng)中任何其他擾動所感應(yīng)的峰值電壓，此電壓只允許持續(xù)比基本周期短的時間和出現(xiàn)有限的次數(shù)。使用條件正常使用條件海拔一般按海拔1000m設(shè)計，海拔高于1000m時，應(yīng)根據(jù)GB/T311.1修正設(shè)計。運行環(huán)境溫度運行環(huán)境溫度：5℃～+60℃；儲存環(huán)境溫度：-40℃～+60℃；60%。特殊使用條件不符合4.1的規(guī)定時,應(yīng)由制造方和用戶協(xié)商確定。質(zhì)量要求和試驗試驗條件對具體的試驗或測量另有規(guī)定外，試驗開始時電容器介質(zhì)的溫度應(yīng)在+5℃～+35℃范圍內(nèi)。當(dāng)需要進行校正時，參考溫度為+20℃，但制造方和購買方另有協(xié)議時除外。注：如果將未帶電的電容器置于恒定的環(huán)境溫度中經(jīng)過足夠的時間以達(dá)到熱平衡狀態(tài)，則可認(rèn)為電介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度相同。交流試驗和測量應(yīng)在制造方所規(guī)定頻率的基本正弦電壓下進行。試驗分類4試驗分為例行試驗，型式試驗、特殊試驗、驗收試驗。型式試驗是用來驗證電容器設(shè)計的完善性及電容器在按本標(biāo)準(zhǔn)所述條件下運行的適應(yīng)性。型式試驗應(yīng)由制造方進行，如購買方要求，應(yīng)為購買方提供詳述以上試驗結(jié)果的證明書。除非另有規(guī)定，型式試驗和特殊試驗應(yīng)在例行試驗合格的試品上進行。應(yīng)對與合同規(guī)定完全相符或在相同或更為嚴(yán)酷試驗條件下所設(shè)計的電容器進行這些試驗。例行試驗例行試驗包括以下內(nèi)容：外觀檢查（5.3）；端子間電壓試驗（5.7）；端子與外殼間交流電壓試驗（5.8）；端子與外殼間局部放電試驗（5.15）；電容和損耗角正切（測量（5.4）；eb)之后。制造方應(yīng)在交貨之前對每臺電容器進行例行試驗。型式試驗型式試驗包括以下內(nèi)容：端子機械強度試驗（5.13）；端子間電壓試驗（5.7）；端子與外殼間交流電壓試驗（5.8）；沖擊放電試驗（5.9）；自愈性試驗（5.11）；熱穩(wěn)定性試驗（5.10）；高溫?fù)p耗角正切（測量（5.5）；L測量（見5.1；（R測量（見5.；耐久性試驗（5.14）；端子與外殼間局部放電試驗（5.15）；振動和沖擊試驗（5.18）；環(huán)境試驗（5.17）；破壞試驗（5.16）。型式試驗的所有項目可不在同一臺電容器試品上進行。特殊試驗特殊試驗包括以下內(nèi)容：鹽霧；端子間極限耐壓試驗。驗收試驗外觀檢查（5.3）；電容和損耗角正切（測量（5.4）；端子間電壓試驗（5.7）；端子與外殼間交流電壓試驗（5.8）。外觀檢查5電容和損耗角正切（測量測量程序0.210%。電容偏差沒有其他規(guī)定時，所測得的電容與額定電容之差不應(yīng)超過0％～＋5％。損耗角正切（沒有其他規(guī)定時，在不低于100V工頻電壓下測量的損耗角正切不超過0.1%。高溫?fù)p耗角正切（測量r測量應(yīng)在熱穩(wěn)定性試驗結(jié)束時，電壓值取U22，所測得的tan值不應(yīng)超過由制造方所規(guī)定的值或r由制造方和購買方所協(xié)商的值。（測量等效串聯(lián)電阻測量采用5.4.3中測量損耗角正切，并按式（1）計算給出。ESRR 109C) (1)ESR式中：Rm；c——實測電容值，單位法拉（μF）。端子間電壓試驗試驗電壓：t

C；10s105.4型式試驗：歷時1min。注：驗收試驗：0.75Ut,歷時10s。如果電容器在例行試驗后再次進行試驗，試驗電壓應(yīng)以初始值的90％進行，除非制造方另有規(guī)定。端子與外殼間交流電壓試驗（短接在一起驗電壓值取i1V，Ui2倍UNDCV。10s10%2s；1min。1212在試驗期間不得出現(xiàn)擊穿和閃絡(luò)。注：對同一臺電容器最多進行兩次此項試驗。沖擊放電試驗5次這樣的放電。1.UC5min（5.7）。6應(yīng)在（沖擊）放電試驗之前和端子間電壓試驗之后進行電容測量。允許有自愈性擊穿，電容變化應(yīng)小于±1%。應(yīng)按式（3）核對損耗角正切值。0tan1.2tan1104 (3)0式中：tan——試驗之后的值；tan0——試驗之前的值。如果規(guī)定了最大沖擊電流，則應(yīng)通過改變充電電壓和放電回路的阻抗使放電電流調(diào)整到不應(yīng)小于^1.1IS。熱穩(wěn)定性試驗概述本試驗是用來：——確定電容器在過負(fù)載條件下的熱穩(wěn)定性；——確定電容器獲得損耗測量再現(xiàn)性的條件。測量程序應(yīng)將電容器單元放置在一個密閉烘箱中，其中烘箱空氣溫度為：65℃。1.21Pmax1.1UNDC，紋波電壓為（1.1～1.2）倍Ur。6h46h升的增加量不應(yīng)超過1K。如果觀察到變化量較大，應(yīng)繼續(xù)進行試驗直到在6h期間的連續(xù)4次測量值滿足以上條件。試驗前后，均應(yīng)在如5.1.2中給出的溫度范圍內(nèi)測量電容，且應(yīng)將兩次測量值校正到同一電介質(zhì)溫度。兩次電容測得值之差應(yīng)小于±1%。在試驗結(jié)束時，應(yīng)進行tan測量（見5.5）。損耗角正切值：0tan1.2tan1104 (4)0式中：tan——試驗之后的值；tan0——試驗之前的值。注：如果功率損耗值保持在1.21Pmax，則可根據(jù)制造方和購買方的協(xié)議，使用非正弦電壓進行試驗。自愈性試驗對電容器或元件施加歷時10s的直流電壓：1.1Us或1.5UNDC，選兩者之中較高者。552.5UNDC?？刹捎迷谕鈿ど习卜懦曁筋^的方法檢測擊穿次數(shù)。2.5UNDC

時，10s內(nèi)發(fā)生的擊穿少于5次，則應(yīng)結(jié)束試驗。試驗前后，應(yīng)按5.4.1測量電容和tan。電容值的變化應(yīng)不大于0.5%。損耗角正切值應(yīng)滿足式（5）：70tan1.1tan1104 (5)0式中：tan——試驗之后的值；tan0——試驗之前的值。（L測量5.1.2B盡量減少附加電感。等效串聯(lián)電感值不應(yīng)大于制造方和購買方協(xié)商之值。端子機械強度試驗GB/T2423.60110s。試驗后端子應(yīng)無損壞。電容器導(dǎo)電桿能承受的扭矩，購買方有特殊要求應(yīng)按照客戶要求值進行。表1電容器導(dǎo)電桿能承受的扭矩導(dǎo)電桿接線頭螺紋螺母扳手的扭矩N·mM1010M1215M1630M2052耐久性試驗概述耐久性試驗旨在驗證實際使用條件下電容器的性能。耐久性試驗應(yīng)在一只完整單元進行。試驗前單元的預(yù)處理單元應(yīng)在溫度不低于+10℃的靜止空氣中耐受1.1UNDC的電壓，歷時16h～24h。應(yīng)允許電容器在預(yù)處理后在室溫下冷卻并達(dá)到熱平衡。注：此項程序由制造方選擇決定。初始電容和損耗角正切（tan）測量5.1.25.4tan，應(yīng)記錄測量期間的環(huán)境溫度。耐久性試驗5.1254測量電容值和tn冷卻/加熱溫度。在最大連續(xù)運行條件下，即排除短時和異常條件，試驗溫度為電容器的最高運行溫度1.2UNDC500hUt=1.4UNDC歷時250h。5.910008^電峰值電流不應(yīng)低于1.4I，初始放電電壓不低于額定電壓0.7UNDC。放電頻率由制造方?jīng)Q定，試驗應(yīng)在48小時內(nèi)完成。c)a)的試驗。12h注：該試驗的目的不是預(yù)測電容器的壽命，而是顯示電容器在嚴(yán)酷條件下的工作能力。最終電容和損耗角正切（tan）測量在完成耐久性試驗后的48h～72h之內(nèi)，按照5.4進行測量。最終測量的環(huán)境溫度與初次測量記錄的環(huán)境溫度記錄偏差不應(yīng)不應(yīng)大于±2℃。驗收準(zhǔn)則5.14.35.14.53%。并應(yīng)記錄損耗角正切，。損耗角正切值應(yīng)滿足式（6）：0tan1.2tan1104 (6)0式中：tan——試驗之后的值；tan0——試驗之前的值。如果電容器出現(xiàn)故障，允許重復(fù)試驗但不允許再次出現(xiàn)故障。極殼局部放電試驗GB/T73545.85.810pC50pC。破壞試驗90%時的電容器箱殼耐受破壞能力。170℃～801.5UNDC及以上直流電壓，檢測電容變化，觀察外殼變化，電容器不得發(fā)生爆裂，端子不得損壞，過壓力檢測器應(yīng)動作。70～801.3UNDC1.1Imax905.75.8注1：過壓力保護值（MPa），由購買方提供。注2：如果電容器單元太大或太小以致不能滿足試驗參數(shù)，則由制造方和購買方協(xié)商進行試驗。環(huán)境試驗溫度變化GB/T2423.22NaNb試驗Nb溫度變化速率約為（1K/min）。Na5.42％。恒定濕熱試驗（GB/T2423.3（40±2）℃，相對濕度為（93±3）56d。在試驗開始之前，應(yīng)在室溫下測量電容。在溫度95.75.8最后應(yīng)按照5.4在穩(wěn)定室溫下進行電容測量，電容量變化不應(yīng)超過2%。鹽霧試驗GB/T2423.18（1）進行，或者根據(jù)購買方和制造方協(xié)商的協(xié)議進行。試驗完成后電容器外觀應(yīng)無明顯銹蝕。振動和沖擊振動應(yīng)根據(jù)購買方和制造方協(xié)商的協(xié)議進行試驗或者按照GB/T2423.10Fc（正弦及下列嚴(yán)10H～150Hz0075m10ms202h30min。沖擊應(yīng)根據(jù)購買方和制造方協(xié)商的協(xié)議進行試驗或者按照GB/T2423.5150m/s11m3在振動和沖擊試驗前后，均應(yīng)測量電容值。電容變化不應(yīng)超過0.5%。端子間極限耐壓試驗對電容器加熱，溫度達(dá)到70℃時，對電容器施加不低于適配柔性直流換流閥功率模塊電力電子器件額定電壓的直流電壓，保持10min，電容器不應(yīng)發(fā)生擊穿和閃絡(luò)。過電壓電容器單元應(yīng)可在表2所示的電壓水平和持續(xù)時間內(nèi)運行而不產(chǎn)生故障。表2最高允許電壓過電壓一天之內(nèi)的最長持續(xù)時間說明1.1UNDC有負(fù)荷持續(xù)時間的30%系統(tǒng)調(diào)整1.15UNDC30min系統(tǒng)調(diào)整1.2UNDC5min系統(tǒng)調(diào)整1.3UNDC1min系統(tǒng)調(diào)整1.4UNDC10s系統(tǒng)調(diào)整1.5UNDC30ms系統(tǒng)調(diào)整11.5UNDC30ms10000℃但仍在溫度類別之內(nèi)時可能出現(xiàn)的過電壓。注2：平均施加電壓不得高于規(guī)定電壓。安全要求過壓力檢測器外殼連接10環(huán)境保護當(dāng)電容器是采用不允許擴散到環(huán)境中的材料浸漬時，應(yīng)采取預(yù)防措施。燃燒產(chǎn)物應(yīng)符合環(huán)保要求。阻燃材料GB/T5169.16（750GB/T5169.16（V0GB/T22472（V0）要求。其他安全要求如有必要，購買方應(yīng)詳細(xì)說明與適用于安裝電容器的我國安全規(guī)則有關(guān)的任何特殊要求。標(biāo)志銘牌每一臺電容器單元的銘牌上應(yīng)提供下列信息：電容器出廠編號；額定電容（μF）和實測電容（μF）；UNDC（V）；^Is（如果有時）（kA）;Imax（Ａ）；n℃x℃；最大擰緊力矩（N·m）（2）；i)型號、質(zhì)量、尺寸。如果適用，可增加以下標(biāo)記：表示內(nèi)部放電器件；SH或 表示自愈式電容器。注1：電容器單元上的銘牌位置由制造方和購買方協(xié)商確定。注2：對于小單元，如果不能在銘牌上標(biāo)出上列所有的項目時，有些項目可在說明書中給出。注3：附加數(shù)據(jù)可附在銘牌上，或附加警告牌上，由制造方和購買方協(xié)商確定。標(biāo)準(zhǔn)代號。安裝和選用導(dǎo)則總則過應(yīng)力和過熱都會縮短電容器的壽命，所以應(yīng)嚴(yán)格控制運行條件（即溫度、電壓、電流和冷卻）。體試驗項目及試驗參數(shù)由購買方和制造方協(xié)商確定。額定電壓的選取dV/dt制造方和購買方就額定電壓和實際電壓應(yīng)力進行廣泛討論是十分必要的。（x11表3額定電壓推薦值單位為伏可控制關(guān)斷的功率模塊最大持續(xù)運行直流電壓電容器的額定電壓UNDC330018002200450024002800520029003190運行溫度對電容器的運行溫度予以重視，因為運行溫度對電容器的壽命有很大的影響。溫度超過max會加速電介質(zhì)的電化學(xué)老化。溫度低于min或從熱到冷急劇變化會引起電介質(zhì)的局部放電老化。安裝（x。——選擇為用于較高工作空氣溫度而設(shè)計的電容器或使用額定電壓高于9.2中所規(guī)定電壓的電容器；——1000m過電流電容器不應(yīng)在電流超過3.10，3.11和3.12規(guī)定的最大參數(shù)值下運行。當(dāng)電容器接入電路或設(shè)備切換時可能會出現(xiàn)高幅值和高頻率的暫態(tài)過電流。這就有必要將這些暫態(tài)過電流降低到有關(guān)電容器或設(shè)備可以接受之值。連接件連接件與電容器外殼的電氣間隙距離應(yīng)符合絕緣配合要求。因此需要保持連接到電容器的連接件的溫度總是低于電容器本身的溫度。電容器電路中的任何不良接觸都可能引起電弧和造成高頻振蕩，這可能使電容器過熱和過電壓。因此建議定期檢查所有電容器設(shè)備的接觸點和電容器的連接件。磁損耗和渦流12附錄A（規(guī)范性）具有作為頻率函數(shù)的正弦電壓并在最高溫度（θmax）下的電容器運行限值A(chǔ).1作為頻率函數(shù)的正弦電壓在最高溫度（θmax）下的電容器運行限值電源條件如圖A.1所示。圖A.1電源條件（xa（和溫度θ的函數(shù)。Ux（Ed，，）1311

UmaxUNPmax

UN2

ω

2f12（x（Px1到2而2

Pmax=恒定值IImax超過最高頻率，最大電流將會由于集膚效應(yīng)等而下降。電容器的特性值如下：Pmax