交流濾波器電容不平衡保護動作分析

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.河南省知識產(chǎn)權事務中心，河南　鄭州　450000）

交流濾波器電容不平衡保護動作分析

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.河南省知識產(chǎn)權事務中心，河南鄭州450000）

針對某換流站交流濾波器高壓電容器不平衡保護動作進行分析。結合保護錄波數(shù)據(jù)對該保護進行推導分析，并通過對該類事件的統(tǒng)計分析，建議通過聯(lián)動交流濾波器投入狀態(tài)啟動驅(qū)鳥設備達到有效減少該類事件發(fā)生的目的。

電容器不平衡保護；交流濾波器；防鳥害

高電壓直流輸電在遠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，在我國西電東送和全國電力系統(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備，為直流輸電系統(tǒng)的正常運行提供無功功率支持和諧波濾除功能。

電容器不平衡保護作為交流濾波器高壓電容器組的主保護，采用電容器不平衡電流（校正后）與接地側電流計算出來的比值與整定值比較的實現(xiàn)方式，監(jiān)測電容器組單個或少數(shù)幾個組件損壞時及時報警，并按照設定的緊急程度延時或者立即跳開故障交流濾波器組。

1　電容器不平衡保護動作情況

2016年某月某日某時，某換流站直流功率4 000MW運行正常，5613并聯(lián)電容器組比值不平衡三段跳閘，5611并聯(lián)電容器組自動投入運行。交流濾波器高壓電容不平衡保護動作報告如表1所示。高壓電容器不平衡保護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原理

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

3　保護動作原因分析

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刻B相不平衡電流值2.4A，接地電流值0.4A，比值遠大于0.99，保護正確動作，如圖1所示。

調(diào)取第一套保護裝置內(nèi)故障錄波波形后發(fā)現(xiàn)，故障時刻B相不平衡電流值2.6A，接地電流值0.4A，比值遠大于0.99，持續(xù)時間為39ms，保護啟動未動作，如圖2所示。

表1　交流濾波器高壓電容不平衡保護動作報告

表2　交流濾波器保護定值

表3　交流濾波器保護裝置系統(tǒng)定值

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

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

從第二套保護動作波形上可以看出，第二套保護動作時，不平衡電流B相基波值呈下降趨勢。第二套保護動作時間為58ms，保護動作時計算不平衡比值為0.437/ 0.415=1.053，波形比值呈現(xiàn)下降趨勢。

根據(jù)以上推測，第一套保護比值不平衡3段定值滿足要求，在延時時間沒有到的情況下，因為不平衡電流減小，比值不平衡3段定值小于定值，保護未動作。保護裝置動作行為正確。

該保護動作后，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，5613小組濾波器T1外觀正常，SF6表計壓力正常；5613小組濾波器圍欄內(nèi)設備外觀檢查無異常，5613電容器下方存在1只鳥尸體。

高壓電容器橋臂電容測試情況如表4所示。

表4　交流濾波器高壓電容器橋臂電容值測試記錄

經(jīng)過上述排查分析，該次交流濾波器跳閘系飛鳥誤觸碰觸發(fā)的交流濾波器高壓電容器不平衡保護動作。經(jīng)咨詢客戶，該換流站交流濾波器高壓電容器不平衡保護多次因鳥禽誤觸碰發(fā)生跳閘事件。

4　解決措施

某換流站處于沿海地區(qū)，禽類活動比較頻繁，客戶在多次發(fā)生該類型保護動作后已加裝驅(qū)鳥設備，以達到減少交流濾波器非正常停運時間的目的。但是，原來的驅(qū)鳥設備采用手動啟動的方式，存在投入交流濾波器前遺漏觸發(fā)驅(qū)鳥設備，未能有效防范鳥害的情況。

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裝置內(nèi)置故障錄波圖

圖3　5613小組濾波器第二套保護裝置內(nèi)置故障錄波圖

5　結論和建議

根據(jù)上述分析，建議采用投切濾波器聯(lián)動投切驅(qū)鳥設備的方式來解決該現(xiàn)象：通過后臺下發(fā)預投入交流濾波器的狀態(tài)接點給相應交流濾波器組的驅(qū)鳥設備，來達到自動啟動驅(qū)鳥設備，減少因鳥害誤啟動交流濾波器高壓電容器不平衡保護發(fā)生的概率。

［1］戴熙杰.直流輸電基礎［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：交流濾波器保護的設計及研發(fā)。