交流濾波器電容不平衡保護(hù)動(dòng)作分析

路振宇　張紅躍　蘇振堯　劉　健

（1.許繼電氣股份有限公司，河南　許昌　461000；2.河南省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究所，河南　鄭州　450000；3.河南省知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心，河南　鄭州　450000）

交流濾波器電容不平衡保護(hù)動(dòng)作分析

路振宇1張紅躍1蘇振堯2劉健3

（1.許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000；2.河南省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究所，河南鄭州450000；3.河南省知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心，河南鄭州450000）

針對(duì)某換流站交流濾波器高壓電容器不平衡保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析。結(jié)合保護(hù)錄波數(shù)據(jù)對(duì)該保護(hù)進(jìn)行推導(dǎo)分析，并通過(guò)對(duì)該類(lèi)事件的統(tǒng)計(jì)分析，建議通過(guò)聯(lián)動(dòng)交流濾波器投入狀態(tài)啟動(dòng)驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備達(dá)到有效減少該類(lèi)事件發(fā)生的目的。

電容器不平衡保護(hù)；交流濾波器；防鳥(niǎo)害

高電壓直流輸電在遠(yuǎn)距離大容量輸電和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)西電東送和全國(guó)電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工程中起到了重要的作用［1］。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，交流濾波器是十分重要的設(shè)備，為直流輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供無(wú)功功率支持和諧波濾除功能。

電容器不平衡保護(hù)作為交流濾波器高壓電容器組的主保護(hù)，采用電容器不平衡電流（校正后）與接地側(cè)電流計(jì)算出來(lái)的比值與整定值比較的實(shí)現(xiàn)方式，監(jiān)測(cè)電容器組單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)組件損壞時(shí)及時(shí)報(bào)警，并按照設(shè)定的緊急程度延時(shí)或者立即跳開(kāi)故障交流濾波器組。

1　電容器不平衡保護(hù)動(dòng)作情況

2016年某月某日某時(shí)，某換流站直流功率4 000MW運(yùn)行正常，5613并聯(lián)電容器組比值不平衡三段跳閘，5611并聯(lián)電容器組自動(dòng)投入運(yùn)行。交流濾波器高壓電容不平衡保護(hù)動(dòng)作報(bào)告如表1所示。高壓電容器不平衡保護(hù)定值及交流濾波器裝置系統(tǒng)定值分別如表2和表3所示。

2　高壓電容器不平衡保護(hù)原理

按照交流濾波器保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范，電容器組中一個(gè)電容元件的損壞會(huì)引起電容器組H橋上電流（不平衡電流）的明顯變化。由于制造偏差，H橋上會(huì)存在一個(gè)初始不平衡電流，因此在首次投入使用或更換電容器元件時(shí)需要初始化該不平衡電流。該保護(hù)只對(duì)基波電流敏感，保護(hù)以入地電流為參考電流，采用比值不平衡方法。

3　保護(hù)動(dòng)作原因分析

調(diào)取故障錄波儀錄波波形后發(fā)現(xiàn)，故障錄波裝置故障時(shí)刻B相不平衡電流值2.4A，接地電流值0.4A，比值遠(yuǎn)大于0.99，保護(hù)正確動(dòng)作，如圖1所示。

調(diào)取第一套保護(hù)裝置內(nèi)故障錄波波形后發(fā)現(xiàn)，故障時(shí)刻B相不平衡電流值2.6A，接地電流值0.4A，比值遠(yuǎn)大于0.99，持續(xù)時(shí)間為39ms，保護(hù)啟動(dòng)未動(dòng)作，如圖2所示。

表1　交流濾波器高壓電容不平衡保護(hù)動(dòng)作報(bào)告

表2　交流濾波器保護(hù)定值

表3　交流濾波器保護(hù)裝置系統(tǒng)定值

調(diào)取第二套保護(hù)裝置內(nèi)置故障錄波波形后發(fā)現(xiàn)，故障時(shí)刻B相不平衡電流值2.5A，接地電流值0.4A，比值遠(yuǎn)大于0.99，保護(hù)正確動(dòng)作，如圖3所示。

根據(jù)故障錄波儀的波形分析保護(hù)裝置第二套動(dòng)作時(shí)，不平衡電流已經(jīng)呈下降趨勢(shì)。

從第二套保護(hù)動(dòng)作波形上可以看出，第二套保護(hù)動(dòng)作時(shí)，不平衡電流B相基波值呈下降趨勢(shì)。第二套保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為58ms，保護(hù)動(dòng)作時(shí)計(jì)算不平衡比值為0.437/ 0.415=1.053，波形比值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

根據(jù)以上推測(cè)，第一套保護(hù)比值不平衡3段定值滿(mǎn)足要求，在延時(shí)時(shí)間沒(méi)有到的情況下，因?yàn)椴黄胶怆娏鳒p小，比值不平衡3段定值小于定值，保護(hù)未動(dòng)作。保護(hù)裝置動(dòng)作行為正確。

該保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，5613小組濾波器T1外觀正常，SF6表計(jì)壓力正常；5613小組濾波器圍欄內(nèi)設(shè)備外觀檢查無(wú)異常，5613電容器下方存在1只鳥(niǎo)尸體。

高壓電容器橋臂電容測(cè)試情況如表4所示。

表4　交流濾波器高壓電容器橋臂電容值測(cè)試記錄

經(jīng)過(guò)上述排查分析，該次交流濾波器跳閘系飛鳥(niǎo)誤觸碰觸發(fā)的交流濾波器高壓電容器不平衡保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)咨詢(xún)客戶(hù)，該換流站交流濾波器高壓電容器不平衡保護(hù)多次因鳥(niǎo)禽誤觸碰發(fā)生跳閘事件。

4　解決措施

某換流站處于沿海地區(qū)，禽類(lèi)活動(dòng)比較頻繁，客戶(hù)在多次發(fā)生該類(lèi)型保護(hù)動(dòng)作后已加裝驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備，以達(dá)到減少交流濾波器非正常停運(yùn)時(shí)間的目的。但是，原來(lái)的驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備采用手動(dòng)啟動(dòng)的方式，存在投入交流濾波器前遺漏觸發(fā)驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備，未能有效防范鳥(niǎo)害的情況。

圖1　第一大組交流濾波器故障錄波裝置故障錄波圖

圖2　5613小組濾波器第一套保護(hù)裝置內(nèi)置故障錄波圖

圖3　5613小組濾波器第二套保護(hù)裝置內(nèi)置故障錄波圖

5　結(jié)論和建議

根據(jù)上述分析，建議采用投切濾波器聯(lián)動(dòng)投切驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備的方式來(lái)解決該現(xiàn)象：通過(guò)后臺(tái)下發(fā)預(yù)投入交流濾波器的狀態(tài)接點(diǎn)給相應(yīng)交流濾波器組的驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備，來(lái)達(dá)到自動(dòng)啟動(dòng)驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備，減少因鳥(niǎo)害誤啟動(dòng)交流濾波器高壓電容器不平衡保護(hù)發(fā)生的概率。

［1］戴熙杰.直流輸電基礎(chǔ)［M］.北京：水力電力出版社，1990.

AC Filter Capacitor Unbalance-current Protection Tripping Analysis

Lu Zhenyu1Zhang Hongyue1Su Zhenyao2Liu Jian3
（1.XJ Electric Limited Corporation，Xuchang Henan 461000；2.Henan Science and Technology Development Strategy Research
Institute，Zhengzhou Henan 450000；3.Intellectual Property Office of Henan Province，Zhengzhou Henan 450000）

To analyze a converter AC filter HV capacitor unbalance-current protection，combined with the protection of recorded wave data，the protection was deduced and studied，and through the statistical analysis of this kind of events，it was suggested that the adoption of linkage AC filter input state start bird equipment to achieve the purpose of reducing the occurrence of such incidents effectively.

capacitor unbalance-current protection；AC filter；anti bird

TM53

A

1003-5168（2016）07-0146-02

2016-06-15

路振宇（1978-），男，工程師，研究方向：交流濾波器保護(hù)的設(shè)計(jì)及研發(fā)。