特高壓交流濾波電容器不平衡電流現場測試分析

摘要：文章以向家壩-上海±800kV特高壓直流輸電工程為例，對其試驗原理以及試驗方法進行了探討，并通過一定的實驗得出結論，在測量的過程中，如果接線不規范就會嚴重影響測量的結果。基于此種因素的考慮，文章提出了應該將測量接線接于設備的正下方，其目的主要是減小或者抵消測量回路電感以及雜散電容的影響。

關鍵詞：特高壓交流濾波；電容器；不平衡電流；現場測試；輸電工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM531 文章編號：1009-2374（2016）34-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.044

當前，伴隨著我國社會經濟的不斷發展，國家的電網公司也獲得長久的發展。特別是特高電網的發展。各級電網協調發展形成互動化的智能電網。由此可見，在我國電網發展中，特高電網的發展已經成為至關重要的部分，對于國家智能電網的形成與發展起著一定的促進作用。通過控制輸送的功率，阻止交流系統的低頻振動。由于具備優勢地位，在國家電網公司的發展戰略中，直流特高壓工程占據著很高的地位。換流器在直流輸電工程中是一種非線性的有源器件，對于換流站而言是一種最重要的諧波源。換流器在運行的過程中會有不同諧波電流產生，這些諧波電流可以通過環流變壓器網側注入交流系統。需要對其進行有效的控制，一旦失去控制直流系統與交流系統是無法進行有效的運行的，因而加裝濾波器裝置對于諧波限制而言就顯得尤為重要。

一般情況下，對于直流工程而言每個單極都是由1個12P橋組成，但是特高壓直流工程卻不是這樣，一般情況下，2個甚至3個12P橋構成特高壓直流工程的每個單極，因而與正常的工程相比，特高壓直流工程會產生較高的諧波電壓，另外，諧波的含量也比較多。基于此種情況的考慮，需要對特高壓直流工程中的濾波器的設計以及試驗提出更高的要求。本文通過舉例對特高壓換流站交流濾波器的設計現狀以及試驗方法進行闡述，并且對其不平衡電流現場進行相應的測試分析。

1 交流濾波器概述

在直流輸電工程中，交流濾波器發揮著重要的作用，它主要是對換流器產生的諧波進行有效的濾除，進而對系統中的諧波進行有效的控制，另外，對諧波進行濾除可以提供必須的換相無功功率。需要在換流器的特征以及非特征數據的基礎上對交流濾波器的設計以及對其相關性能進行研究。在對濾波器配置進行設計時，要盡量滿足系統諧波的控制要求。不僅如此，濾波器配置的方案設計還要滿足換流器以及交流系統的無功平衡要求。

就直流工程而言，連接交流系統的電壓等級以及容量都存在的一定的差異，所以需要具體問題具體分析，對于不同的直流輸電工程需要對濾波器進行全新的設計。

1.1 設計原則分析

圖1是交流濾波器設計原理圖示。通過圖1得知，交流系統等值諧波阻抗ZnN與交流濾波器阻抗ZnF是并聯關系，另外并聯阻抗越小，濾波的效果就越好。因為ZnN與交流系統結線的運行方式有關聯，彼此之間存在正相關的關系，因而不可能完全地濾除掉各次諧波的電流。基于此種現狀的考慮，交流濾波器在設計的過程中必須要遵循一定的規律，要對電壓的畸變值進行有效的控制，對諧波電流同樣要進行有效的控制。

1.2 相關的性能指標分析

針對50Hz交流系統而言，國際上的主要工業國家以及部分高壓直流輸電工程通常采用三種諧波指標，分別是：

1.2.1 各次諧波電壓畸變率定義為：

1.2.2 總的諧波電壓畸變率定義為：

1.2.3 電話諧波波形系數定義為：

式中：En是由直流換流器諧波電流產生的n次諧波相對地電壓均方根值；Eph為相對地工頻電壓均方根值。

Pn=n次諧波噪聲評，價系數/1000。

1.3 性能要求分析

一般情況下，濾波器的設計要滿足一定的要求，具體體現在以下五個方面：

1.3.1 控制諧波在可以接受的范圍之內。

1.3.2 必須與換流器的無功需求以及交流系統相匹配，包含對電容器組的適當投切等。

1.3.3 延緩事故情況的處理。

1.3.4 在特高壓交流濾波電容器中，不平衡現象始終存在于交流系統的頻率與系統網絡中，因而可以維持正常的運行。

1.3.5 在對濾波器進行設計的時候要盡量考慮經濟性，還要兼顧到濾波器的損耗問題。通過對向家壩-上海±800kV直流輸電工程的考察，其諧波指標的限值要求比國家標準要高。

2 交流濾波器現場試驗探究

現場試驗的主要目的主要是設備在安裝之后，檢查其參數是否滿足科學設計的要求，并且對運行的功能進行檢驗。因為向家壩-上海±800kV直流輸電工程缺乏PLC濾波器，因此不需要對噪音的消除試驗進行過多的考慮。

2.1 注意事項分析

正常情況下，濾波器在進行試驗時，換流站現場不可避免地會有其他項目正在進行施工，另外還要將電源引入試驗的過程當中，其目的是滿足實驗設備的電壓需求，因而安全措施在施工中是必不可少的，必須要采取相應的措施來對人身安全以及相關的設備安全進行一定程度上的保障。在對現場進行測試時需要注意以下問題：

2.1.1 相關的測試人員在進入現場時必須要佩戴安全帽，穿工作服，在高空作業的人員必須要持高空作業證上崗工作。

2.1.2 對現場進行測試的時候，安全措施是必不可少的，在施工中要避免觸電事故的發生。比如在對接地線進行安裝時，要謹慎地檢查線路絕緣情況。工作結束之后，必須要切斷電源，還要對現場進行清理。

2.1.3 為了減少操作人員在操作的過程中出現安全失誤、對人身安全以及財產安全造成一定的損失，在對現場進行二次回路工作時，嚴禁TA回路開路，對TV回路短路現象要采取相關的安全措施。

2.2 不平衡保護電流的測試分析

濾波電容器組是一種并聯結構，一旦一個元件被擊穿，那么內熔絲熔斷就會對此故障元件進行隔離，且會出現不平衡的小的電流。

不平衡電流測試可以對濾波電容器的工作狀態進行有效的評價，另外還能對電容器的故障進行一定程度的檢測。可以說，不平衡電流測試是對這兩個項目的重要工作檢指標，對于其設備的正常運行發揮著積極的作用。在對不平衡電流進行測試時也要注意一定的安全事項，必須對電容器以及其他電氣回路進行有效的斷開，另外還要在不平衡TA回路中串入微安表，用調壓器給電容器兩端加交流電壓，要保障試驗電路加壓一直處于比額定工作電壓低的狀態。要對不平衡電流進行測量，并且要將測量的結果折算到額定電壓下的對應值，在滿足設計要求的工作電壓基礎下，一般情況下，不平衡電流要不大于50mA，折算的公式如下：

式中：IT2n為額定電壓下不平衡電流；IT1n為額定電壓下高壓電容器總電流；IT2為低壓加壓試驗下不平衡電流；C為高壓電容器等值總電容；U為低壓加壓試驗的試驗電壓；f為試驗電壓的頻率。

2.3 現場測試對測量結果的影響分析

2.3.1 測量線路電感對測量結果形成的影響分析。測量線路本身就具有一定的電感，連接試驗線路時，串入電路的測量線路就形成了一個線圈回路，其共同作用與測試電容器串聯的電感LE雷同。

2.3.2 雜散電容對測量結果的影響。任何情況下，一旦兩個導體彼此接近，不可避免地就會有雜散的電容出現，無法對雜散的電容進行徹底消除，但是也無法對其進行屏蔽，只有采取一定的措施來對雜散的電容進行不同程度的降低。交流濾波器產生的雜散電容對測量的結果具有一定的影響。

3 結語

綜上所述，本文主要對特高壓交流濾波器的設計原則以及設計的性能等進行了探討，并且在此基礎上分析了雜散電容對測量結果的影響，為后來的現場測試提供一定的參考依據。

參考文獻

[1] 伍志榮，聶德鑫，陳江波.特高壓變壓器局部放電試驗分析[J].高電壓技術，2010，（1）.

[2] 吳慶范，黃金海，張愛玲，嚴兵，賈軒濤，田培濤，范子強，許朋見，付艷，許靜靜.溪洛渡-浙江±800kV特高壓直流輸電工程直流保護系統實施策略及其仿真試驗研究[J].電力系統保護與控制，2015，（1）.

[3] 全江濤，謝志成，陳科基，徐菁，相艷會，林湘寧.特/超高壓直流輸電系統單極運行下變壓器中性點直流電流分布規律仿真分析[J].高電壓技術，2015，（3）.

[4] 李佳曼，蔡澤祥，李曉華，趙建寧，周全，王海軍，張勝慧，呂金壯.直流系統保護對交流故障的響應機理與交流故障引發的直流系統保護誤動分析[J].電網技術，2015，（4）.

[5] 田秋松，任林麗，劉慧海，段雪松，范明森.1000kV特高壓變壓器低壓側保護配置投切問題分析探討[J].陜西電力，2013，（3）.

[6] 孫建濤，李金忠，張書琦，劉銳，湯浩，高飛，吳超，鄧俊宇.單相單柱旁軛變壓器直流偏磁運行性能測試與分析[J].電網技術，2013，（7）.

作者簡介：錢春年（1983-），男，吉林省送變電工程公司工程師，雙學位，研究方向：電力系統高電壓技術、智能電網。

（責任編輯：蔣建華）