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

修改件1.电力系统用串联电容器第1部分：总则标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-SeriesCapacitorsforPowerSystems-Part1:General摘要随着全球能源转型的深入推进和特高压交直流输电技术的快速发展，电力系统用串联电容器作为提升输电能力、改善系统稳定性的关键设备，其标准化工作的重要性日益凸显。国际电工委员会（IEC）于2023年11月正式发布IEC60143-1:2015/AMD1:2023《修改件1.电力系统用串联电容器第1部分：总则》，该修改件在2015版标准基础上，针对近年来串联电容器技术在高压大容量化、新型元器件应用及智能化运维等方面的新发展，对术语定义、性能要求、试验方法和安全规范等核心内容进行了系统修订与补充。本报告全面梳理了该标准修订的背景动因、技术要点、主要变化内容，深入分析了标准对全球电力设备制造、电网规划建设和运行维护等领域的深远影响，并对参与本标准修订的核心技术组织进行了介绍。报告认为，该修改件的发布将进一步规范国际市场串联电容器的设计制造与检验标准，推动技术持续进步，为新型电力系统建设和全球能源互联网发展提供坚实的标准化支撑。关键词：串联电容器；IEC标准；电力系统；无功补偿；标准化修订；输电技术Keywords:SeriesCapacitors;IECStandards;PowerSystems;ReactivePowerCompensation;StandardizationRevision;TransmissionTechnology一、引言1.1研究背景串联电容器补偿技术作为提高交流输电系统输电能力、改善电压质量和增强系统稳定性的重要手段，已在全球电力系统中获得广泛应用。尤其是在远距离、大容量输电场景下，串联电容器补偿装置能够有效缩短电气距离，显著提升线路的输电能力和系统阻尼特性。随着我国特高压交直流混联电网建设的持续推进，以及全球范围内新能源大规模并网带来的系统稳定新挑战，串联电容器设备的技术要求和应用场景正发生深刻变化。国际电工委员会第33技术委员会（IECTC33）负责电力电容器及其应用领域的国际标准化工作，其发布的IEC60143系列标准是串联电容器领域的权威国际标准。IEC60143-1:2015《电力系统用串联电容器第1部分：总则》作为该系列标准的核心基础文件，规定了串联电容器的术语定义、使用条件、额定值、设计与结构要求、试验方法以及安全要求等内容，是全球范围内串联电容器设计、制造、试验和运行的重要依据。然而，自2015版标准发布以来，串联电容器技术领域取得了多项重要进展：高电压大容量串联电容器平台的设计制造技术日益成熟；新型阻尼装置（如金属氧化物变阻器MOV）的性能不断优化；基于光纤传感的在线监测和故障诊断系统开始广泛应用；同时，柔直输电等新型输电方式对串联电容器提出了新的应用需求。在此背景下，IECTC33于2019年启动了该标准的系统性修订工作，历经四年深入研讨和多次国际协调，最终形成了本次发布的修改件。1.2标准基本信息本修改件标准编号为IEC60143-1:2015/AMD1:2023，由国际电工委员会（IEC）于2023年11月3日正式发布。该标准为IEC60143-1:2015的修订文件，与基础标准配套使用。标准文本以英语和法语两种官方语言出版，适用于全球各成员国。该标准的分类号为电力电容器，归口技术委员会为IECTC33（电力电容器）。标准的发布将替代此前各国参照的2015版相应条款，成为国际贸易和技术交流的最新依据。二、标准修订背景2.1技术发展驱动近十年来，串联电容器技术领域取得了显著进展。在电压等级方面，串联电容器补偿装置的额定电压已从传统的500kV及以下等级向750kV乃至1000kV及以上特高压等级发展，这对其绝缘结构设计、均压特性和过电压保护提出了更为苛刻的要求。在单组容量方面，随着晶闸管控制串联电容器（TCSC）和固定串联电容器（FSC）技术的成熟，单套补偿装置的容量已大幅提升，对电容器单元的大型化设计及其内部熔丝保护配合提出了新的技术要求。在核心元器件方面，金属氧化物限压器（MOV）的阀片通流能力和能量吸收能力取得了长足进步。阻尼电抗器的设计从传统的空心电抗器向带均压屏蔽结构的方向发展。此外，基于罗氏线圈或光学电流互感器的故障电流监测技术、基于物联网架构的串补站远程运维平台等新兴技术逐步进入工程应用阶段。这些技术进步要求标准在试验方法、性能指标和验收准则等方面做出及时响应和更新。2.2应用需求变化随着全球能源转型战略的深入实施，风电、光伏等新能源的大规模集中开发和远距离输送对电网输电能力提出了更高要求。串联电容器补偿作为提高输电线路输送能力最为经济有效的措施之一，在新能源外送通道建设中的应用日益广泛。与此同时，特高压直流输电工程的快速发展也带来了交直流耦合下的次同步振荡等新的系统稳定问题，串联电容器及其配套控制保护设备在解决此类问题中发挥着不可替代的作用。此外，国际上多个国家和地区在电网规划和建设中开始将串联电容器补偿方案作为优先考虑的技术路线，尤其是在输电走廊资源日益紧张、新建线路难度不断加大的背景下，通过串补增容实现现有输电通道扩容已成为行业共识。这些新的应用场景和运行需求，促使标准在系统研究、过电压与绝缘配合、保护配置等方面需要做出相应的技术回应。2.3标准体系协调需求IEC60143-1作为IEC60143系列标准的基础文件，与IEC60143-2（串联电容器用保护设备）、IEC60143-3（内部熔丝）、IEC60143-4（晶闸管控制的串联电容器）以及IEC60143-5（串联电容器的过电压保护）等分标准之间需要保持术语、定义、技术要求和试验方法的一致性和协调性。近年来，上述相关分标准也在陆续修订更新中，基础标准与分标准之间的同步修订和有效衔接成为本修改件编制的重要考量因素。三、标准主要修订内容3.1术语和定义的更新本修改件根据串联电容器技术的发展和工程应用需求的变化，对标准中的术语和定义部分进行了系统性更新。具体包括：增加了近年来在工程实践中已经广泛使用的术语，如"阻尼装置"（dampingdevice）的具体分类及其功能定义；对"串联电容器组"（seriescapacitorbank）的定义进行了重新厘清，使其涵盖更多新的拓扑结构类型；更新了与保护触发间隙（triggeredsparkgap）相关的术语表述，与IEC60143-2:2013+AMD1:2020中保护设备的术语体系保持了一致性。同时，针对现代串联电容器装置中普遍集成的一次设备状态监测单元和在线检测系统，修改件增加了相关定义和术语，为设备的全寿命周期管理和智能化运维提供了统一的表述基础。这些术语定义的更新，有效消除了因技术演进导致的描述歧义，提高了标准在跨领域应用中的可读性和可操作性。3.2使用条件的细化在环境条件方面，修改件对串联电容器在不同气候区域（如高海拔地区、强紫外线照射地区、严重工业污染地区以及沿海高盐雾地区）的适应性要求进行了进一步细化，增强了标准在全球不同地理和气候环境下的适用性。针对近年来可再生能源发电基地多位于高海拔、强日照地区的实际情况，标准补充了高海拔修正系数和日照辐射影响的考虑方法。在系统条件方面，修改件对串联电容器接入电力系统的额定频率范围、系统短路容量水平、谐波环境等条件给出了更为细化和可操作的规定，使设备设计和选型更加贴合实际工程需求。特别是增加了对背景谐波畸变率较高场景下的设备耐受能力要求，以适应现代电力电子设备大量接入后的电网谐波环境。3.3额定值选择指导的完善额定值是串联电容器设计的基础参数，直接关系到设备的运行性能和安全裕度。修改件对额定电压、额定容量、额定电流等核心额定参数的选择方法进行了优化和完善，引入了更全面的工程约束条件。尤其值得关注的是，修改件在连续运行额定值的基础上，对短时过载能力（短时过电流和过电压）的耐受要求进行了重新梳理，建立了与系统暂态过程更为匹配的能力要求体系。修改件同时增加了对高次谐波电流叠加效应的评价方法，并为串联电容器承受的暂态过电流和动态过电压工况给出了更切合工程实际的选型建议。这些额定值选择指导的完善，有助于设备制造商在设计阶段进行更精准的校核和优化，从而在满足安全裕度的前提下实现设备材料利用率的提升。3.4设计与结构要求的补充在结构设计方面，修改件针对现代串联电容器平台设计中广泛采用的模块化、单元化设计理念，增加了对电容器单元（capacitorunit）、电容器组（capacitorbank）及电容器平台（capacitorplatform）之间配合关系的规定。针对高电压等级下电容器组的不等电位分布问题，修改件补充了均压设计和屏蔽结构的推荐性要求。在关键技术参数方面，修改件对电容器内部的浸渍剂选择、膜纸复合绝缘结构的设计裕度以及外壳设计压力等细节提出了更为具体的技术要求。在保护层面，修改件细化了内部熔丝保护配合的设计准则，明确了熔断器额定电流与电容器单元额定电流之间的配合系数选择范围，提升了设备在内部故障情况下的保护灵敏度和动作可靠性。3.5试验方法的优化试验方法方面是本修改件修订的重点内容之一。在型式试验（typetests）方面，修改件对电容器的耐压试验电压水平、试验持续时间以及试验判据进行了优化，增加了针对绝缘水平验证的改进型试验程序。在温升试验方面，完善了试验环境条件的规定，增加了考虑日照辐射影响和环境温度修正的试验方法。对于机械强度试验和密封性试验，补充了更为明确的试验等效判据。在特殊试验（specialtests）方面，修改件对电容器的内部熔丝放电试验、耐内部压力能力试验、外壳爆破防护试验等提出了细化的程序要求。制定了与MOV保护和间隙保护配合的过电压工况模拟试验方法，以确保电容器在各种保护动作工况下的安全可靠运行。在出厂试验（routinetests）方面，对电容值测量、损耗角正切值测量、端子间电压试验等常规试验项目的判定标准进行了复核和必要调整。3.6安全与环保要求的强化修改件贯彻IEC在电工电子产品安全与环保方面的最新政策导向，在安全要求方面补充了关于电容器平台防雷接地系统、设备检修接地以及人机交互安全距离等方面的细化规定。针对串联电容器站运行时平台对地电位升高的问题，修改件增加了对平台绝缘配合和检修接地操作安全防护的技术要求。在环保方面，修改件增加了对电容器浸渍剂环保性能的约束性要求，明确限制使用特定高环境风险物质，引导行业向环境友好型介质材料方向发展。同时，对电容器达到寿命终点后的回收利用和无害化处置提出了指导性建议，体现了国际标准在可持续发展方面的责任担当。四、参与修订的主要单位介绍4.1IECTC33技术委员会概况本修改件的修订工作由国际电工委员会第33技术委员会（IECTC33）归口管理。IECTC33成立于1953年，是IEC体系中负责电力电容器及其应用装置标准化工作的专业技术委员会。其业务范围涵盖并联电容器、串联电容器、滤波电容器、耦合电容器及电容式电压互感器等产品的术语定义、性能要求、试验方法、安装运行导则等方面的标准化工作。TC33的成员包括来自全球30余个国家的国家委员会派出的技术专家，其中中国、美国、德国、日本、意大利、瑞士、俄罗斯、印度等国在委员会中发挥着重要作用。此外，TC33还与CIGRE（国际大电网会议）、IEEE（电气与电子工程师协会）等国际学术和专业组织建立了紧密的合作关系，确保标准制定工作充分反映最新的技术研究成果和工程实践经验。4.2主要参与技术组织——中国全国电力电容器标准化技术委员会在中国参与该标准修订的国内技术归口单位中，全国电力电容器标准化技术委员会（SAC/TC45）发挥着核心组织和协调作用。SAC/TC45成立于1985年，是国家标准化管理委员会批准设立的全国性专业标准化技术组织，秘书处设于西安高压电器研究院股份有限公司。该委员会负责全国电力电容器专业领域的标准化技术工作，对口国际电工委员会IECTC33。SAC/TC45自成立以来，积极组织国内电力电容器制造企业、科研院所、电网公司和高等院校的专家参与IECTC33的各项标准化活动。在本修改件的研究和编制过程中，SAC/TC45组织国内相关单位开展了深入的专题研究和技术验证工作：西安高压电器研究院股份有限公司（简称"西高院"）作为秘书处承担单位，全面负责组织国内专家对IEC60143-1:2015/AMD1各阶段草案的跟踪研究和意见反馈工作。西高院拥有国家高压电器质量检验检测中心和多个重点实验室，具备世界领先的高压电器试验检测能力。在标准修订过程中，西高院组织技术人员针对修改件中涉及的过电压与绝缘配合试验方法、阻尼装置性能验证等关键技术内容开展了专项试验验证，为国际标准技术条款的确定提供了翔实的试验数据和工程依据。中国电力科学研究院有限公司在系统应用研究方面给予重要支持，重点参与了串联电容器在特高压交流和新能源外送场景下的应用需求分析和系统稳定性技术论证工作。中国电科院依托其在电力系统分析和运行控制领域的深厚技术积累，对IEC60143-1:2015/AMD1修订中涉及的系统条件要求、过载工况定义等关键条款提供了重要的技术支撑。此外，国内主要串联电容器制造企业也积极参与到该标准的修订工作中。这些企业结合自身产品的设计制造和工程应用经验，对标准中涉及的设计结构要求、试验方法、制造工艺等具体技术内容提出了大量具有工程实用价值的意见和提案。同时，国家电网公司和南方电网公司等运行单位结合串补工程的实际运行经验，在设备可靠性、可维护性和在线监测等方面提出了宝贵的实践反馈。五、标准实施意义与影响分析5.1对设备制造行业的影响IEC60143-1:2015/AMD1:2023的发布实施，对全球串联电容器设备制造行业将产生深远影响。在设计理念层面，修改件引导制造商向更高可靠性、更优经济性和更佳环境适应性方向发展。例如，在额定值选择指导方面对短时过载能力与系统暂态过程匹配性的强调，将鼓励制造商通过优化设计适当提高设备的暂态耐受能力，从而在系统扰动工况下降低设备损坏风险。在试验验证层面，修改件对型式试验内容和判定准则的调整，意味着制造商需要更新和完善自身的试验能力和检验手段。对于高电压等级串联电容器，新的温升试验方法中考虑日照辐射和环境温度修正的条款，将对大容量电容器单元的散热设计和热性能验证提出更高的技术要求。在国际贸易层面，IEC标准作为国际贸易中技术法规和合格评定活动的重要技术依据，本修改件的发布将促进全球范围内串联电容器技术和产品的互联互通，为制造企业参与国际市场竞争创造更加公平、透明的技术环境。5.2对电网规划与运行的影响对电网规划而言，修改件中关于使用条件细化和额定值选择指导的完善，为串联电容器补偿方案在不同应用场景下的适用性分析提供了更精确的技术依据。这将有助于规划人员在输电方案比选、补偿度确定以及串补站主接线设计等方面做出更加优化和科学的决策。对电网运行而言，修改件中关于保护配合、安全防护和运行监测等条款的细化，为串联电容器装置的安全运行和高效维护提供了更完善的技术指引。尤其是在新能源大规模接入背景下，串联电容器装置在抑制次同步振荡、改善系统动态特性方面的功能日益重要，修改件中相关技术要求的完善将有力支撑新型电力系统的安全稳定运行。5.3对国际化标准体系的贡献IEC60143-1:2015/AMD1:2023的发布进一步完善了IEC60143标准体系，巩固了串联电容器领域国际标准的权威性和适用性。该修改件在技术内容上充分协调了与IEC60143-2（保护设备）、IEC60143-3（内部熔丝）、IEC60143-4（晶闸管控制串联电容器）和IEC60143-5（过电压保护）等分标准之间的关系，为建立完整、协调、一致的串联电容器国际标准体系奠定了坚实基础。同时，该修改件充分吸收了近年来CIGRE技术报告的研究成果和各国电网公司的工程运行经验，反映了当前世界