三調(diào)諧直流濾波器的調(diào)諧特性測試

李溪

摘要：本文介紹了直流濾波器的調(diào)諧原理，并給出直流換流站新安裝直流濾波器調(diào)諧特性試驗(yàn)方法，通過試驗(yàn)檢測直流濾波器阻抗的調(diào)諧點(diǎn)及幅頻特性是否滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：濾波器調(diào)諧特性試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大型直流輸電系統(tǒng)在我國也日益增多，在直流輸電工程中,換流器作為一種非線性有源器件,是換流站內(nèi)主要的諧波源,在其運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生各種諧波電流,將影響交、直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以必須通過加裝濾波器裝置來限制諧波的影響。直流濾波器限制換流母線電壓畸變值在所規(guī)定的諧波指標(biāo)之內(nèi)，并限制流進(jìn)直流輸電線路的諧波電流。為直流測試濾波器是否能將產(chǎn)生的諧波控制在可接受的水平內(nèi)，在換流站直流濾波器投運(yùn)前需進(jìn)行以下方面的測試。濾波器調(diào)試方案包括濾波器電容器不平衡電流測試、元件電氣參數(shù)測試和濾波器調(diào)諧試驗(yàn)三項(xiàng)試驗(yàn)。

一、直流濾波器原理

高壓直流輸電系統(tǒng)通常采用雙調(diào)諧濾波器或三調(diào)諧濾波器，在±500kV換流站中通常采用四組雙調(diào)諧濾波器，而±800kV換流站則采用兩組三調(diào)諧直流濾波器，三調(diào)諧直流濾波器有三個(gè)串聯(lián)諧振頻率，可以同時(shí)吸收三種不同頻率的諧波，經(jīng)過等效變換相當(dāng)于三個(gè)單調(diào)諧濾波器，減少了回路和元件配置，與雙調(diào)諧濾波器相比，三調(diào)諧濾波器電路元件承受電壓更小，絕緣水平相應(yīng)降低，具有顯著的優(yōu)勢。

三調(diào)諧濾波器原理圖見右圖 1，其：

電感L1和電容C1構(gòu)成主調(diào)諧回路，其諧振頻率為

電感L2和電容C2構(gòu)成第一輔助調(diào)諧回路，其諧振頻率為

電感L3和電容C3構(gòu)成第二輔助調(diào)諧回路，其諧振頻率為

三調(diào)諧直流濾波器總阻抗:

二、試驗(yàn)項(xiàng)目及方法

三調(diào)諧直流濾波器能否正常工作主要看其調(diào)諧點(diǎn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求,調(diào)諧點(diǎn)的范圍直接影響到濾波器濾除諧波的次數(shù)、大小,是影響濾波器濾波效果的關(guān)鍵因素。測試過程中將濾波器單個(gè)元件連接起來作為整體進(jìn)行測試，直流濾波器與其他電氣回路斷開。

1、測試流程

2、試驗(yàn)工器具

3、直流濾波器試驗(yàn)接線

1）直流濾波器元件參數(shù)測試接線見圖2。

2）直流濾波器調(diào)諧特性測試接線見圖3。

直流濾波器調(diào)諧特性測試需完成濾波器阻抗幅頻特性測試和相頻特性測試，測試選擇帶寬需綜合考慮特性表達(dá)需求與設(shè)備試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

4、直流濾波器試驗(yàn)方法

1）直流濾波器元件參數(shù)測試

按照元件參數(shù)測試接線圖2測量直流濾波器中電感L參數(shù)；按照元件參數(shù)測試接線圖2測量直流濾波器中電容C參數(shù)。

2）直流濾波器調(diào)諧特性測試

按照濾波器調(diào)諧特性測試接線圖3接入直流濾波器；在20Hz—3000Hz頻段測量濾波器阻抗幅頻特性；在20Hz—3000Hz頻段測量濾波器阻抗相頻特性。

頻率測量范圍應(yīng)包含基波50 Hz ，并包含最高諧振點(diǎn)兩倍以上頻率。因此選擇頻率測量范圍從30～2500 Hz ，測試各個(gè)頻率下功率輸出的電壓、電流及之間的角度,計(jì)算出濾波器的阻抗。繪出濾波器阻抗頻率曲線和相位頻率曲線。頻率間隔在諧振點(diǎn)附近應(yīng)< 0.1 Hz ，非諧振點(diǎn)附近的其他區(qū)域頻率間隔取30～50 Hz。

三、試驗(yàn)判據(jù)

1、對直流濾波器工作特性的要求

以±800kV普洱換流站為例，被測試濾波器電容、電感、電阻參數(shù)應(yīng)滿足表 1要求。

表 1 直流濾波器單元件參數(shù)要求

2、直流濾波器調(diào)諧特性需滿足表 2要求。

調(diào)諧特性與理論調(diào)諧特性應(yīng)一致。

濾波器類型 濾波器分組類型

諧振點(diǎn)頻率（Hz） 與理論值偏差<3%

調(diào)諧點(diǎn)阻抗值（ohm） 與設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算差別<3%

表 2直流濾波器調(diào)諧特性要求

3、三調(diào)諧直流濾波器阻抗頻率特性需基本符合下圖 4所示。

圖 4 三調(diào)諧濾波器阻抗頻率特性圖

四、試驗(yàn)中的注意事項(xiàng)

1、試驗(yàn)氣象要求：現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)選在良好天氣條件下進(jìn)行。環(huán)境溫度≥5℃，相對濕度≤80%。

2、試驗(yàn)作業(yè)現(xiàn)場要求：試驗(yàn)前需做好試驗(yàn)區(qū)隔離措施，現(xiàn)場試驗(yàn)電源需安全可靠。試驗(yàn)中期間注意保持現(xiàn)場整潔。

3、試驗(yàn)工作應(yīng)在單體調(diào)試、電容器組不平衡電流測量及調(diào)整合格后進(jìn)行。

結(jié)束語

通過現(xiàn)場試驗(yàn)證明，本文介紹的測試方法能夠準(zhǔn)確測試高壓直流輸電系統(tǒng)中三調(diào)諧直流濾波器試驗(yàn)的各項(xiàng)特性指標(biāo)，為工程順利投產(chǎn)提供了可靠測試依據(jù)。

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