一起交流濾波器不平衡保護跳閘事故分析

朱映錦

（國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京210000）

特高壓輸電工程輸送容量大、輸送距離遠、效率高、損耗低等特點完全能解決我國自然資源分布不均帶來的問題。特高壓直流較特高壓交流更具有線路造價低、可實現非同期電網互聯、調節速度快、節約線路走廊等優勢，故近幾年我國大力推進特高壓直流工程的建設與發展。截止2020 年，我國已有25 條在運特高壓線路（10 交15 直），交直流的融合構成輸電骨干網架。

然而，特高壓直流工程也有其不足之處，如無功功率消耗大、交直流側均產生諧波影響等。為了消除抑制諧波、提供直流系統無功消耗以及穩定交流系統母線電壓等需求，換流站必須配備足夠數量的交流濾波器來濾除交流側諧波以及補償直流滿功率下的無功需求。

2020 年8 月，泰州換流站1000kV 交流濾波器T613 發生H1 橋不平衡保護跳閘事故。本文就該起跳閘事故的原因、處理過程及后續運行維護方案進行闡述和分析。

1 泰州換流站情況介紹

±800kV 錫盟-泰州直流輸電工程是一條連接我國西部煤電基地和東部負荷中心的能源大通道，是加快推進大氣污染防治行動計劃12 條重點輸電通道之一。該工程起于內蒙古錫盟換流站，止于江蘇泰州換流站，泰州換流站位于泰州興化市。泰州換流站位處河網密布、縱橫交織的里下河地區，四季分明且鳥類繁多。

2 泰州換流站交流濾波器配置

因為泰州換流站采用分層接入技術（即高低端分別接入500kV、1000kV 交流電網），所以1000kV 側配置10 組交流濾波器/并聯電容器，500kV 側配置14 組交流濾波器/并聯電容器。因此次跳閘事故發生于1000kV 交流濾波器內，故不再對500kV側交流濾波器/并聯電容器配置情況展開介紹。1000kV 側交流濾波器/并聯電容器包含：HP12/24 ACF 交流濾波器6 組，每組容量為350Mvar；SC 并聯電容器4 組，每組容量為315Mvar。1000kV 側兩種交流濾波器/并聯電容器結構圖如圖1 所示。

3 跳閘故障概述及現場檢查

3.1 概述

2020 年8 月13 日13 時46 分，泰州換流站監控后臺報T613 交流濾波器H1 橋C 相不平衡保護雙套保護動作跳閘，T613 開關跳開并鎖定，T621 交流濾波器自動投入運行。故障發生時，泰州站雙極四換流器降壓640kV 大地回線運行，輸送功率1820MW。故障發生時，站內無操作，無其他異常。故障時主要事件記錄為：“1000kV 第一大組交流濾波器保護A/B：T613ACF H1 橋A 相不平衡保護跳閘_啟動”、“1000kV 第一大組交流濾波器保護A/B：T613ACF H1 橋A 相不平衡保護跳閘_動作”。

圖1 1000kV 側交流濾波器/并聯電容器結構圖

圖2 電容器塔下殘骸

3.2 現場檢查情況

圖3 塔上放電情況

故障發生后，現場檢查圍欄內C1 高壓電容器高壓塔下共發現兩只死鳥，電容器高壓塔正下方有一只完整死鳥和半只死鳥殘骸，電容器高壓塔左測地上散落半只死鳥的殘骸，如圖2 所示。申請轉檢修后，人員進入圍欄內檢查發現電容器上局部有噴濺的血跡且有兩處放電痕跡，一處位于第二層電容器上表面，另一處則位于第三層電容器下方的鋼構上如圖3 所示。初步判斷為鳥害引起的跳閘。

4 跳閘故障處理分析及處理

4.1 保護動作行為分析

1000kV 交流濾波器T613 類型為HP12/24，其不平衡保護的不平衡系數計算公式為：kunb= Iunb÷Iw。

其H1 橋不平衡保護動作結果分為三段：

Ⅰ段：當 kunb＞ 0.00068時，延時10s 報警；

Ⅱ段：當 kunb＞ 0.001597時，延時7200s 跳閘；

Ⅲ段：當 kunb＞0.001922時，延時20ms 跳閘。

檢查故障時的保護A 系統內置故障錄波波形，如圖4 所示。故障前，A 相尾端電流IW有效值約為192A，根據保護定值，不平衡電流大于0.369A 時滿足保護動作條件。由波形可見，不平衡電流大于0.369A 約20ms 后，保護A 系統H1 橋不平衡保護動作動作出口，正確動作。

檢查故障時的保護B 系統內置故障錄波波形，同樣滿足定值要求，正確動作?？紤]到保護A、B 系統不平衡電流值采自光CT 不同測點，因而判斷采樣正確、保護正確動作。

4.2 故障原因分析

故障前T613 交流濾波器各項數據正常。該電容器塔為桂容生產的HP12/24 高壓電容器塔，為雙H 橋串聯結構，其中高壓塔12 層、2 并72 串接線，低壓塔11 層、2 并66 串結構?，F場測量情況如下圖所示，下層電容器與上層構架的放電點間距離約為35cm、層間電壓約為27.6kV（理論計算值），兩只鳥的身長約27cm、翼展約34cm，略小于放電間距。

根據上述情況綜合分析，該次事故的發生過程為：在一只鳥停留在下層電容器表面時，另一只鳥飛入電容器層間，并觸碰到上層構架及停留的鳥，從而導致電容器塔發生層間短路放電，隨后飛入的鳥被電爆炸并散落到塔下，停留的鳥則相對完整并掉落在塔下。電容器層間放電后，兩套交流濾波器H1 橋不平衡保護正確動作并跳開T613 開關。

4.3 現場處理情況

現場對該塔正面的所有電容器進行放電后，對放電所涉及的電容器、橋臂、電容器極柱絕緣進線測量。測量結果均正常。4個橋臂電容值測量結果A1 為1.96μF、A2 為1.96μF、B1 為1.96μF、B2 為1.96μF，電容器組橋臂不平衡度為0%。故此次鳥害未對電容器塔內設備造成傷害。

5 結論

此次事件是由于兩只飛鳥進入電容器塔導致的電容器層間放電故障，1000kV 交流濾波器T613 H1 橋C 相不平衡保護動作正確動作跳閘。泰州換流站地處里下河地區，環境適宜飛禽類動物居住，三個月內連續兩次鳥害導致交流濾波器不平衡保護動作跳閘, 雖然配備多種驅鳥方式，但由于濾波器電容器較高、驅鳥裝置驅鳥范圍限制等，驅鳥效果并不顯著。站內仍需繼續升級、擴展站內驅鳥裝置來降低鳥害跳閘概率、減少鳥害對設備造成的傷害。

圖4 故障錄波波形