IEC 60143-12015+AMD12023 CSV 电力系统用串联电容器.第1部分总则标准立项发展报告

电力系统用串联电容器第1部分：总则StandardizationDevelopmentReport:SeriesCapacitorsforPowerSystems-Part1:General摘要随着全球电网朝着远距离、大容量、高可靠性方向快速发展，串联电容器作为提升电力系统输电能力、改善电压质量与提高系统稳定性的关键设备，其标准化工作对保障设备性能、促进国际贸易和技术进步具有重大意义。IEC60143-1:2015+AMD1:2023CSV《电力系统用串联电容器第1部分：总则》是国际电工委员会（IEC）发布的最新版串联电容器基础性标准，该标准确立了串联电容器装置的设计原则、使用条件、额定值定义、试验方法及安全要求，为电力电容器行业提供了统一的技术依据。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订要点、主要参与单位及行业影响进行系统梳理和分析，旨在为国内相关标准的制修订、产品研发、工程应用及国际对标提供参考。报告指出，新版本标准在环境保护适应性、试验方法可操作性及与其他标准的协调性等方面进行了重要更新，体现了国际串联电容器技术向高可靠性、智能化方向发展的趋势，对我国串联电容器标准的完善和产业升级具有重要借鉴意义。关键词：串联电容器；电力系统；IEC标准；无功补偿；标准化；输电能力；国际电工委员会Keywords:SeriesCapacitors;PowerSystems;IECStandards;ReactivePowerCompensation;Standardization;TransmissionCapacity;InternationalElectrotechnicalCommission1引言1.1研究背景串联电容器装置是电力系统中用于补偿线路感抗、缩短电气距离、提高输电能力和系统稳定性的重要设备，广泛应用于超高压、特高压远距离输电线路以及配电系统的电压调节和负载均衡。随着全球能源结构转型和新能源大规模并网，电力系统对灵活调节能力和输电效率的要求日益提高，串联电容器装置的技术水平和应用规模持续增长。与此同时，高电压、大容量、长寿命、智能监测等新需求对串联电容器的设计、制造、试验和运行维护提出了更高的标准化要求。在此背景下，国际电工委员会（IEC）第33技术委员会（TC33——电力电容器）负责制定和修订串联电容器领域的国际标准。IEC60143-1作为该系列标准中的基础性文件，规定了串联电容器装置的总则性技术要求，是该领域最为核心和基础的国际标准之一。IEC60143-1:2015+AMD1:2023CSV是IEC于2023年发布的合并版标准，在2015年第二版基础上纳入2023年修订案（AMD1）的技术内容，代表了当前国际上对串联电容器总则性技术要求的共识和最新发展水平。1.2标准基本信息本标准编号为IEC60143-1:2015+AMD1:2023CSV，其中CSV（ConsolidatedVersion）表示合并版，系将2015年发布的第二版主文件与2023年发布的修订案AMD1整合后的电子合并版本。标准英文名称为"Seriescapacitorsforpowersystems-Part1:General"，中文译名为《电力系统用串联电容器第1部分：总则》。该标准由国际电工委员会（IEC）发布，现行有效，采用英语和法语两种官方语言文本。标准分类属于电力电容器领域，是IEC60143系列标准的第一部分。2标准立项背景与必要性2.1国际电工委员会与TC33技术委员会概况国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，是制定和发布电工电子领域国际标准的全球性标准化组织，其成员覆盖全球170多个国家和地区，与ISO（国际标准化组织）、ITU（国际电信联盟）并称为三大国际标准化组织。IEC第33技术委员会（TC33）专门负责电力电容器及其相关装置的标准化工作，其工作范围涵盖耦合电容器和电容分压器、串联电容器、并联电容器、交流或直流电压下使用的电力电容器及其相关设备等。TC33下设多个工作组（WG）和维护组（MT），各小组分别负责不同子领域标准的制修订工作。其中，IEC60143系列标准由TC33负责维护和持续修订，参与成员包括来自中国、美国、德国、日本、法国、意大利、瑞士、瑞典、印度、巴西等主要电力设备制造和应用国家的专家代表。2.2标准的战略意义从全球范围来看，串联电容器标准的确立对以下方面具有不可替代的战略意义：（1）推动国际贸易与消除技术壁垒。电力电容器产品具有跨国流动属性，IEC60143-1作为国际贸易中串联电容器设备采购、验收和技术协议签订的核心依据标准，有效消除了各国在技术要求、试验方法上的差异，降低了贸易壁垒。中国、印度等新兴市场的电容器制造商也凭借对该标准的深入理解和严格实施，成功拓展了国际市场空间。（2）保障电力系统安全可靠运行。串联电容器装置直接串接于输电线路中，一旦发生故障可能影响整个输电系统的运行安全。本标准对绝缘水平、过载能力、保护要求等方面的系统而严格的规定，从源头上保障了设备的可靠性和安全性。（3）促进技术创新与产业升级。标准中规定的技术要求和试验方法集中反映了当前国际先进技术水平，为企业开展产品研发提供了明确的方向和基准。同时，标准中引入的新技术指标也为高水平制造企业创造了竞争优势，推动整个行业的技术进步和产业升级。2.3标准修订的必要性IEC60143-1:2015（第二版）实施以来，串联电容器技术领域出现了一系列新变化和新需求，主要体现在以下方面：（1）电力系统对串联电容器容量和电压等级的要求不断提高，更大容量、更高电压等级的设备投入应用，需要标准对相关技术要求进行同步更新。（2）运行经验积累揭示了对某些技术条款需进行澄清或补充，特别是在环境保护条件分级、过载能力、保护与控制系统联动要求等方面，原标准存在进一步完善的空间。（3）与IEC60143系列其他部分（如第2部分——串联电容器用保护设备、第3部分——内部熔丝、第4部分——晶闸管控制的串联电容器等）以及IEC60068（环境试验）、IEC60270（局部放电测量）等相关标准之间的协调性需要持续保持和优化。（4）电力电子技术的快速发展推动了可控串联电容器（TCSC）等新型串联补偿装置的工程应用，基础性总则标准需为这些新型设备的规范发展提供充分而适宜的技术框架。在上述背景下，IECTC33决定对IEC60143-1:2015进行修订，形成2023年修订案（AMD1），并将其合并发布为IEC60143-1:2015+AMD1:2023CSV。3标准技术内容概述3.1标准的适用范围与结构IEC60143-1:2015+AMD1:2023CSV规定了串联电容器装置的总则性技术要求，适用于额定电压1kV以上、频率15Hz至60Hz的交流电力系统中用于串联补偿的电容器组和电容器装置。标准涵盖了串联电容器装置的定义、使用条件、额定值、设计、试验、安全要求及标志、包装、运输和贮存等方面的内容。标准正文结构包括以下主要章节：-第1章：范围-第2章：规范性引用文件-第3章：术语和定义-第4章：使用条件-第5章：质量要求和试验-第6章：标志-第7章：包装、运输和贮存-附录（规范性附录和资料性附录）3.2主要技术内容要点（1）术语和定义。标准系统定义了串联电容器及其装置领域的核心术语，包括电容器单元（capacitorunit）、电容器组（capacitorbank）、串联电容器装置（seriescapacitorinstallation）、旁路开关（bypassswitch）、金属氧化物变阻器（metal-oxidevaristor,MOV）、触发间隙（triggeredgap）、阻尼电路（dampingcircuit）等关键概念，为标准的正确理解和统一实施奠定了基础。（2）使用条件。标准对串联电容器装置的安装使用环境条件进行了分类规定，涵盖环境温度范围（通常为-40℃至+55℃的类别划分）、海拔高度、污秽等级、风速、地震烈度、污染环境条件等。2023年修订案对环境保护条件分级进行了更新，以更好地适应全球不同地区的气候特征和环境条件差异。（3）额定值。标准规定了串联电容器装置的额定电压、额定容量、额定电流、额定频率等主要额定参数的定义和确定原则。其中，关于额定电压和额定容量的定义与电容器单元的实际串联/并联连接方式之间的关系，标准给出了明确的规定和计算公式。（4）设计要求和质量要求。标准规定了电容器单元和电容器组的绝缘水平、介质损耗、局部放电特性、电容偏差、耐受短路电流能力等主要技术指标，以及电容器单元密封性、外壳机械强度等结构设计要求。（5）试验方法。标准将试验分为型式试验、例行试验和验收试验三类，对各类试验的项目、方法、条件和判定准则进行了规定。主要试验项目包括：电容器单元电容测量、损耗角正切测量、绝缘试验（工频耐压、雷电冲击、操作冲击）、局部放电试验、密封性试验、短路放电试验、内部熔丝试验、老化试验等。（6）保护与控制。标准对串联电容器装置的保护配置提出总则性要求，涉及过电压保护（包括MOV、触发间隙配合）、过载保护、不平衡保护、故障诊断和监测装置等方面的基本技术要求。（7）安全、标志与包装。标准规定了设备的铭牌标志内容、安全警示要求，以及包装、运输和贮存的相关要求，确保设备从出厂到投运全流程的规范管理。3.32023年修订案（AMD1）的主要变化IEC60143-1:2015+AMD1:2023CSV中，2023年修订案对2015年版标准主要进行了以下方面的技术修订：（1）更新了环境保护条件等级的划分，对大气污染等级（如工业污秽、盐雾环境）和温度类别进行了细化和调整，提高了标准对多样化运行环境的适应性。（2）完善了局部放电测量试验的相关规定，与IEC60270的最新版本协调一致，明确了试验程序和判定准则的细节。（3）补充了对采用新型介质材料（如新型薄膜和浸渍剂）的电容器单元的技术要求，体现了行业在环保型介质材料领域的技术进步。（4）修改了过载能力相关条款，对短时过载和暂态过载的允许值和时间常数进行了补充说明，更好地反映了实际运行工况的需求。（5）对标准中引用的其他IEC标准版本进行了更新，保持了与相关标准之间的协调一致性。4标准涉及的关键技术分析4.1串联电容器装置的基本工作原理串联电容器装置通过在线路中串入电容元件，利用电容器的容抗抵消线路的感抗，从而缩短线路的等效电气距离。根据输电理论，线路的输电能力与线路两端电压、线路阻抗及功角密切相关，串联补偿通过降低线路等值电抗，可显著提高输电线路的输送能力，改善系统的静态稳定和暂态稳定水平，同时实现各并联线路之间的负载均衡分配。从技术构成来看，完整的串联电容器装置通常由电容器组、金属氧化物变阻器（MOV）、触发间隙、旁路断路器、阻尼电路、电流互感器、电压互感器以及控制和保护系统等主要部件组成。IEC60143-1作为总则性标准，为上述各组件的设计、选型和协调配合提供了顶层技术要求。4.2标准中关键技术指标在IEC60143-1中，以下几个方面的技术指标对设备的设计和制造具有决定性影响：绝缘水平。串联电容器装置的对地绝缘必须承受系统最高电压、操作过电压和雷电过电压的综合作用，同时电容器内部元件的绝缘设计还需考虑串联补偿特有的暂态过电压工况。标准中对电容器单元的工频耐压、雷电冲击耐压和操作冲击耐压均规定了明确的试验电压水平和试验方法。过载能力。串联电容器在系统运行中可能承受不同程度的过电流和过电压，标准规定了电容器单元的连续运行容量、短期过载容量（如4小时过载、30分钟过载）以及故障暂态过载能力，确保设备在设计寿命内安全可靠运行。电容偏差与一致性。串联电容器组中各单元的电容器偏差直接影响线路补偿度的精确控制和并联单元之间的电流均衡分配，标准对电容器单元的电容偏差限值及电容器组的不平衡度提出了明确要求。损耗特性。介质损耗直接影响电容器运行温度和能量效率，标准对损耗角正切（tanδ）的限值进行了规定，以保证设备的长期运行经济性。4.3试验验证体系IEC60143-1构建了一套完整的试验验证体系，其中：型式试验用于验证设计是否满足标准要求，主要包括绝缘试验、温升试验、短路试验、内部熔丝试验、老化试验和放电试验等。这些试验通常在具有相应能力的权威试验室进行，结果作为产品定型的依据。例行试验则对每台出厂的设备进行，以保证产品质量的一致性，主要包括电容测量、损耗角正切测量、端子间电压试验和密封性试验等。验收试验根据供需双方的协议实施，旨在验证交付设备是否符合合同技术条件。5修订的企事业单位或标委会介绍5.1国际电工委员会TC33技术委员会IEC60143-1:2015+AMD1:2023CSV由国际电工委员会第33技术委员会（IECTC33—Powercapacitorsandtheirapplications，即电力电容器及其应用技术委员会）负责制修订和维护。IECTC33成立于20世纪50年代初，其秘书处由瑞士承担，目前的主席和秘书分别由来自欧洲和亚洲主要电力设备制造国的专家担任。TC33的工作范围涵盖电力电容器及其相关装置的所有标准化事项，包括术语定义、性能要求、试验方法、安装运行指南等。该技术委员会目前下设多个工作组和项目组，其中与IEC60143系列相关的主要工作组包括负责串联电容器标准维护的维护组（MT）以及负责新工作项目开发的专项工作组。TC33的成员构成包括各国家委员会的正式代表和观察员，以及与国际组织（如CIGRE——国际大电网会议）之间的联络代表。中国的全国电力电容器标准化技术委员会（SAC/TC45）对口参与IECTC33的工作，积极推动中国串联电容器技术和标准与国际接轨。5.2标准的主要参与方与利益相关方IEC60143-1标准的制修订过程汇聚了全球范围内串联电容器领域的顶尖专家和主要利益相关方，包括：主要制造企业方面，来自瑞士ABB（现日立能源）、法国施耐德电气、德国西门子能源、日本东芝和三菱电机、中国西安西电电力电容器有限责任公司、桂林电力电容器有限责任公司、新东北电气（锦州）电力电容器有限公司等全球主要电容器制造商均深度参与了标准的讨论和编制，将各自丰富的设计制造经验和工程应用反馈带入标准修订过程。电力用户方面，来自各国的电网公司和电力科研机构专家代表（如中国国家电网公司、南方电网公司、法国电网公司（RTE）、意大利电网公司（Terna）等）从运行维护和系统应用的角度为标准的技术条款提供了实践依据和需求输入，确保标准既具有技术先进性又兼顾工程实用性。检测与科研机构方面，如中国电力科学研究院、西安高压电器研究院、CESI（意大利电工试验中心）、KEMA（荷兰试验认证机构）等权威检测机构参与试验方法条款的讨论与验证，确保标准的可实施性和可验证性。标委会方面，作为标准技术内容的直接制定者，TC33下设工作组，由各成员国指派的专家组成工作组团队，历经多轮工作组会议、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）各阶段，严格按照IEC导则规定的程序完成标准的制修订工作。6标准实施意义与应用前景6.1对国际贸易的影响IEC60143-1作为国际公认的串联电容器基础性标准，其技术条款被全球各主要电力设备采购方广泛引用。对于中国电容器制造企业而言，积极对标该标准有助于提升产品的国际竞争力，减少出口贸易中的技术障碍。在"一带一路"沿线国家的基础设施建设和电网互联互通