GB/T 6115.2-2002 电力系统用串联电容器 第2部分：串联电容器组用保护设备

ICS31．060.70

中华人民共和国国家标准

GB/T6115.2-2002/IEC60143-2：1994

电力系统用串联电容器

第2部分：串联电容器组用保护设备

Seriescapacitorsforpowersystems-

Part2：Protectiveequipmentforseriescapacitorbanks

（IEC60143一2：1994，IDT>

2002一10一08发布2003一04一01实施

雷鑫kW;赢勘胃发布

GB/T6115.2-2002八EC60143-2：1994

前言

GB/T6115《电力系统用串联电容器》分为三个部分：

－一第1部分：总则—性能、试验和额定值—安全要求—安装导则；

—第2部分：串联电容器组用保护设备；

—第3部分：内部熔丝。

本部分为GB/T6115的第2部分，本部分等同采用国际标准IEC60143-2:1994《电力系统用串联

电容器第2部分：串联电容器组用保护设备》。

本部分等同IEC60143-2:19940

为便于使用，本部分做了下列编辑性修改；

a)“本标准”一词改为“本部分”；

b)用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，，’i

c)删除国际标准的前言；

d)在“规范性引用文件”中列出的国家标准与等效的IEC标准之间，经核查在本部分所引用的内

容中无技术性差异。

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归口。

本部分起草单位：国家电力公司武汉高压研究所、桂林电力电容器总厂。

本部分主要起草人：倪学锋、吴义华、林浩、卢有盟。

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GB/T6115.2-2002/IEC60143-2：1994

电力系统用串联电容器

第2部分：串联电容器组用保护设备

1总则

1.1范围和目的

GB/T6115的本部分适用于每相10Mva：以＿t的串联电容器组用的保护设备。保护设备是指串

联电容器装置主回路中的器件和附属设备，它是串联电容器装置的一部分，但装于串联电容器外部。串

联电容器部分的要求由GB/T6115.11998给出，GB/T6115.1-1998的1.3和7.6提及保护设备。

本部分中涉及的保护设备包括以下几项：

－—过电压保护器；

一一保护火花间隙；

—一非线性电阻器（可变电阻器）；

一一旁路断路器；

—隔离开关；

－一限流阻尼设备；

－－一放电电抗器；

－一电压互感器；

—电流互感器：

一一信号柱，

－一一继电保护、控制设备和平台对地通信设备。

见图la

注：由于电容器用熔丝由GB/T6115.1--1998和〔;B/'1'6115.3规定，所以本部分不讨论。

第3章给出包含串联电容器的使用和操作的原理。

故障状况的实例由第3章给出。

使用不同过电压保护原理接线图的实例由2.1给出。

本部分的目的是：

—一阐述有关性能、试验和额定值的统一原则；

一一描述不同类型的过电压保护器；

－－一提供安装和运行导则。

1.2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB/T6115本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，

其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）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。凡是不注口期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

GB1094.1电力变压器第1部分：总则（GB1094.1-1996,egvIEC60076-1:1993)

GB1207电压互感器（G131207--1997,egvIEC60186:1987)

GB1208电流互感器(GB1208--1997,egvIEC60185:1987)

GB1985--1989交流高压隔离开关和接地开关（eqvIEC60129:1984)

GB/T6115.2-2002八EC60143-2：1994

GB/T2423.4电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法（GB2423.4

1993,eqvIEC60068-2-30：1980)

GB/T4703电容式电压互感器(GB/T4703-2001,eqvIEC60186:1987)

GB/T6115.1--1998电力系统用串联电容器第1部分：总则一性能、试验和额定值－一安全

要求安装导则（eqvIEC60143-1:1992)

GB/T6115.3电力系统用串联电容器第3部分：内部熔丝（GB/T6115.3-2002,IEC60143-3:

1998，IDT)

GB/T7424.1光缆第1部分：总规范（GB/T7424.1一1998,egvIEC60794-1:1993)

(;B/T10229电抗器（GB/T10229-1988,egvIEC60289:1988)

GB/T11022--1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求（eqvIEC60694:1996)

GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器（eqvIEC600994:1991)

GB/T14047量度继电器和保护装置(GB/T14047--1993,idtIEC60255-6,1988)

GB/T16927.1高电FR试验技术第1部分；一般试验要求（GB/T16927.1--1997,eqvIEC

60060-1：1989)

IEC60099-1:2000电涌放电器交流系统用非线性电阻式有间隙阀式避雷器

IEC60383-1一60383-2:1993标称电压高于1000V的架空线路绝缘子

IEC60654-1一60654-4:1979-1993一I:业过程测量和控制装置的工作条件

IEC60794-2:1989光缆第2部分：产品规范

IEC62271-100:2001高压开关设备和控制设备第100部分：高压交流断路器

注：串联电容器J｛j可变电阻器没有标准，所以在木部分中没有涉及串联电容器用可变电阻器的相关试验。

1.3定义

木部分使用以下定义：

电容器的部件和附件的定义（definitionsofcapacitorpartsandaccessories）按照GB/T6115.1一1998,

1.3.1

后备间隙back-upgap

一般’j主保护设备并联连接的、其整定击穿电压可以高于主保护设备的保护水平的辅助问隙。

1．3.2

组保护bankprotection

对于一个电容器组或其一部分的所有保护设备的统称。

1.3.3

旁路电流by-passcurrent

流过旁路设备或与串联电容器并联设备的电流。它可能是故障电流或正常电流。

1．3.4

旁路设备by-passdevice

与串联电容器及其过电仄保护器并联，用来在规定时间或连续地分流线路电流的设备，如开关或断

路器。除t旁路电容器的功能外，该设备也应有使电容器投入回路的能力和承受规定载流的能力。

1.3.5

旁路隔离开关by-passdisconnector

在串联电容器被旁路设备旁路后将电容器短路的设备。

1．3.6

旁路故障电流by-passfaultcurrent

由线路故障引起的流过被旁路的串联电容器组的电流。

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GB/'h6115.2-2002八EC60143-2：1994

1.3.7

旁路间隙（保护间隙）by-passgap(protectivegap)

在规定时间内承载被保护部分的负载电流或故障电流，以防止电容器(K型）过电压，或非线性电

阻器(M型）过负荷的间隙或间隙系统。

1.3.8

旁路连锁设备by-passinterlockingdevice

使旁路设备的三个极同时处于分断或闭合位置的设备。

1.3.9

电容不平衡保护capacitanceunbalanceprotection

用来监测单相电容器组由于熔丝熔断或电容器损坏引起的电容器不平衡，并给出警报或合上旁路

开关，或给出警报同时合上旁路开关的没备。

1.3.10

电容器平台capacitorplatform

用来支撑电容器和其附件以及全部与之相联的设备和保护设备的构架，它被支撑在满足相对地绝

缘要求的绝缘子上。

1．3.11

电容器可操作的级capacitorswitchingstep

见级。

1．3.12

连续运行电压（COV=MCOV)U7,)（可变电阻器的）continuousoperatingvoltage(COV=MCOV)

(tic）(ofavarstor)

（最大）连续运行电压是可以连续加在可变电(Pit器端一f-间的1.频！川l允许设计值（有效值）。

注l:串联电容器用可变电阻器的（C()V通常是等于串联电容器的额定电压这个定义足与GB110322000中的

Gn()避雷器的Cc1V的定义是不相I,i1的

注2:当确定可变电阻器的保护水平时，应考虑由十类似摇摆电流和过负荷电流引起的串联电容器短时过电压。

1.3.13

限流阻尼设备current-limitingdampingequipment

用来限制旁路间隙或旁路设备（见图1)操作时产生的电容器放电电流的幅值和频率，并对放电振

荡提供足够的阻尼的电抗器或并联电阻器的电抗器。

1.3.14

放电设备dischargedevice

永久跨接在电容器端子＿L的或装于电容器单元内部的，能在电容器与电源隔离以后降低电容器上

剩余电压的设备。

1．3.15

放电电压（可变电阻器的）dischargevoltage(ofavaristor)

见残lho

1．3.16

外部故障externalfault

在被保护的带有串联电容器组的线路部分以外发/1的线路故障、

1.3.17

电容器组内部故障faultwithinthecapacitorbank

出现在电容器组内的故障（例如段内电容变化、平台故障等）这种故障将由串联电容器组的保护

来处理，而不必断开输电线路来消除故障。

CB/T6115.2-2002/IEC60143-2：1994

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1—电容器单元组

Z一段的主保护设备

3-旁路隔离开关

S-串联隔离开关

图1串联电容器组术语

1.3.18

平台故障保护fault-to-platformprotection

监测导致电流从正常载流回路元件流入平台的平台绝缘故障并合上旁路设备的设备。

1,3.19

投入insertion

旁路设备打开使串联电容器投人空载运行或带负荷运行。

1.3.20

投入电流insertioncurrent

在旁路设备打开后流过串联电容器的稳态电流有效值。

1.3.21

投入电压insertionvoltage

由旁路设备分断旁路电流时出现在串联电容器两端的稳态电压有效值。

1.3.22

内部故陈internalfault

出现在接有串联电容器组的被保护线路部分的线路故障。

1.3.23

绝缘水平insulationlevel

绝缘水平是一组试验电压值（工频和冲击），它表征电容器组平台对地、相间、全部设备的端子间及

装于平台的设备与平台之间绝缘耐电压能力的绝缘特性。

1.3.24

泄漏电流（可变电阻器的）leakagecurrent(ofavaristor)

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在施加规定工频电压时流过可变电阻器的连续电流。

注：在COV和可变电阻器元件温度等于环境温度下，泄漏电流通常呈容性。

1．3.25

极限电压（Uo,)limitingvoltage(U,)

极限电压为出现在电容器端子间的最大瞬态电压除以授，它发生在可变电阻器动作的时候或火花

间隙击穿前的瞬间。

1.3.26

控制电源掉电保护loss-of-control-powerprotection

在失去正常控制电源的情况下，能使旁路设备合闸的一项措施。

1.3.27

主i87隙maingap

保护火花间隙中，在规定时间内流过故障电流的部分。由两个或多个大功率电极组成。

1．3.28

（最大）连续运行电压MCOV

见连续运行电压（可变电阻器的）。

1.3.29

金属叙化物可变电阻器metal-oxidevaristor

见可变电阻器。

1.3.30

金属氧化物可变电阻器元件metal-oxidevaristorelement

见可变电阻器元件。

1.3.31

金属叙化物可变电阻器柱metal-oxidevaristorcolumn

见可变电阻器柱。

1.3.32

金属氛化物可变电阻器组metal-oxidevaristorgroup

见可变电阻器组。

1.3.33

金属叙化物可变电阻器单元metal-oxidevaristorunit

见可变电阻器单元。

1.3.34

最小参考电压UMRd（可变电阻器的）minimumreferencevoltageUMRer(ofavaristor)

在规定温度仁典型值（23士5)0C〕下，整只可变电阻器或可变电阻器单元测得的最小允许参考电压

（见第三章的图3和注）。

1.3.35

级（电容器可操作的级）module(capacitorswitchingstep)

级是一个三相功能单元，它由每相连锁操作的单相旁路设备的一个电容器段（也可能几段）组成（见

图1）。

1.3.36

非线性电阻器（可变电阻器）non-linearresistor(varistor)

由电阻值与电压呈非线性关系的电阻组成的电容器过电压保护设备（通常是金属氧化物可变电阻器）。

1.3.37

过电压保护。vervoltageprotection

GB/T6115.2-2002/lEC60143-2：1994

在电力系统故障或非正常电网情况下限制串联电容器上的暂态电压到允许值的一种快速动作的

设备。

1.3.38

平台控制电源platformcontrolpower

具有平台电位的可执行操作和控制功能的电源。

1.3.39

平台对地通信设备platform-togroundcommunicationequipment

为了操作和保护的目的，在平台和地电位之间传输操作、控制和报警信号的设备。

1.3.40

保护jet隙protectivegap

见旁路间隙。

1.3.41

保护水平protectivelevel

在旁路间隙（间隙系统）动作前的瞬间或动作过程中，或在规定的暂态电流流过可变电阻器（可变电

阻器系统）时出现在串联电容器上的最大瞬时电压值。实际上保护水平等于V2U,,.a

1.3.42

额定短时能量（可变电阻器的）ratedshort-timeenergy(ofavaristor)

可变电阻器在短期内能够吸收的且不致引起热损坏的最大能量。短时能量通常用J,kJ或MJ表示。

1.3.43

参考电流（可变电阻器的）referencecurrent(ofavaristor)

用于确定可变电阻器参考电压的工频电流的电R9It分MI的峰值。它在泄漏电流和传导电流之间的.

过渡范围内选择，对单个可变电阻器柱的典型范围为1m八到20mA（见第二章图劝。

1．3.44

参考电压（可变电阻器的）referencevoltage(ofavaristor)

在可变电阻器参考电流下测得的工频电压的峰值除以授.

注：型式试验中为了选择正常的试样需测量参考电压。

1．3.45

再投入reinsertion

负荷电流从旁路支路回复到串联电容器（见图1),

1．3.46

再投入电流reinsertioncurrent

再投入期间流过串联电容器的暂态电流。

1.3.47

再投入电压reinsertionvoltage

再投人期问出现在串联电容器端子间的暂态电压。

1.3.48

剩余电压（电容器的）residualvoltage(ofacapacitor)

在电容器脱离电源后给定时间时，其端子问的剩余电压值。

1．3.49

残压（可变电阻器的）residualvoltage(ofavaristor)

在通过电流的期间可变电阻器端子间出现的电压峰值。

1.3.50

比例单元（可变电阻器的）section(ofavaristor)

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GB/T6115.2-2002/IEC60143-2：1994

一个完整的、组装好的可变电阻器部件。对某种特定试验，该部件必须代表整只可变电阻器的特

性。可变电阻器比例单元不必是可变电阻器。

1．3.51

段segment

电容器组的单相组件，它具有自身的限压设备和继电器来防止电容器过电压和过负荷（见图Do

1.3.52

串联隔离开关seriesdisconnector

为了维护等，使被旁路的串联电容器与线路隔离的设备。

1.3.53

次谐波保护subharmonicprotection

监测规定频率的次谐波电流和其持续时间，以及发出警报信号或调整指令（通常是旁路电容器组）

的设备。

1.3.54

持续旁路电流保护sustainedby-passcurrentprotection

监测长期流过过电压保护器的电流和使旁路设备闭合的设备。

1.3.55

持续过电压保护sustainedoverloadprotection

监测电容器电EE超出额定值但低于过电压保护动作水平电压并发出擎报信号或调整动作指令的

设备。

1.3.56

暂时过电压temporaryovervoltage

高于串联电容器连续额定电压的暂态＿〔频电压。

1.3.57

热比例单元（可变电阻器的）thermalsection(ofavaristor)

装在与实际可变电阻器的热传导能力一致的适当容器中的比例单元。

1.3.58

热崩溃（可变电阻器的）thermalrunaway(ofavaristor)

当pr变电阻器通电后，由于温度的增加使可变电阻器元件的持续工频损耗逐步增加，在可变电阻器

元件的工频损耗产生的热量超过可变电阻器容器的冷却能力时，将引起可变电阻器元件温度进一步升

高而最终导致可变电阻器损坏。这种情况叫热崩溃。

1.3.59

热稳定（可变电阻器的）thermalstability(ofavaristor)

由于放电能量、暂时过电压或放电能量并有暂时过电压而使可变电阻器元件温度升高以后，在规定

环境温度及连续运行电压下，可变电阻器通电，其温度随时间逐步降低的情况叫热稳定。它与“热崩溃”

是相反的。

1．3.60

触发回路triggercircuit

在规定的电压或外部指令下触发主间隙击穿的设备。

1.3.61

可变电阻器varistor

当不必区分可变电阻器元件、可变电阻器单元或可变电阻器组时使用的术语。

1.3.62

可变电阻器元件varistorelement

GB/T6115.2-2002/IEC60143-2:1994

具有金属平行端面的密集陶瓷园柱体，它是用于构成较大可变电阻器组件的最小有效部件。

1.3.63

可变电阻器柱一‘varistorcolumn

由n片可变电阻器元件串联组成的柱。

1.3.64

可变电阻器单元varistorunit

是可变电阻器元件的组装体，它由装于密闭容器中的一个或几个可变电阻器柱组成的。

1.3.65

可变电阻器组varistorgroup

由多个可变电阻器单元并联、串联或串并联仔细匹配构成的限制串联电容器过电压设备的单相组。

2质，要求及试验

2.1过电压保护器

a）用途

过电压保护器是一种当电力系统故障或非正常电网运行情况使加在串联电容器上瞬变电压超过其

允许值时，能将其限制到允许值的快速反应装置。

b）类别

四种常用的方法如下：

—单保护火花间隙；

—由两个不同定值的单保护火花间隙组成的双间隙系统；

—非线性电阻器；

一一带有旁路间隙的非线性电阻器。

见图2。

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单间隙非线性电阻器

口可

双间晾带有旁路till晾的非线性电阻器

图2过电压保护器的类型

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GB/T6115.2-2002/IEC60143-2：1994

2.1.1保护火花间隙

用途

保护火花间隙的主要用途是用作电容器的过电压保护（K型,I-型）。在某些用途中，火花间隙用作

电容器的后备保护（K型）或非线性电阻器的保护（M型）。参见GB/T6115.1-1998的7.6.2.

类别

保护火花间隙按工作原理可分为：

—K型—持续电弧火花间隙

—1，型—重复电弧火花间隙

按照触发原理，即激发主间隙放电的方式，可以分为以下两种原理：

—自触发；

—强制触发。

详细情况见GB/T6115.1--1998的7.6.20

2.1．1．3试验

实际上，某些试验可以分别在主间隙和触发回路进行，但型式试验需做整个间隙组件的试验。该试

验将证明整组间隙（包括主间隙和触发间隙）动作的正确性。

.1主间隙

.1.1型式试验

故障电流试验

应考虑以下因素：

—