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1、第32卷第24期Vol.32No.242008年12月25日Dec.25,2008交流滤波器高压电容器不平衡保护新原理1221吴娅妮,吕鹏飞,王德林,王明新(1.中国电力科学研究院,北京市100192;2.国家电力调度通信中心,北京市100031)摘要:基于目前应用于直流输电系统的交流滤波器电容器不平衡保护原理,指出当前电容器不平衡保护原理中存在的缺陷,提出了以电容器不平衡电流与流过滤波器的穿越电流比值作为交流滤波器电容器不平衡保护判据的新方法,并推导了不平衡保护定值的计算公式。文中以高岭背靠背直流工程数据为基础,应用电磁暂态计算软件EMTDC/PSCAD进行仿真验证,证明了该方法的合理性及
2、有效性,并在不平衡保护的实现和运行方面提出几点建议。该方法已成功应用于高岭背靠背直流工程,对直流输电系统规划设计及现场运行具有实际指导意义。关键词:直流输电;交流滤波器;不平衡保护中图分类号:TM53;TM7720引言为电容器不平衡保护判据的新方法。常规高压直流输电系统采用电网换相换流器实1电容器不平衡保护的电流互感器配置现交流—直流或直流—交流的变换,换流器处于整流[526]HP12/24交流滤波器的结构如图1所示。或逆变状态,均需从交流系统吸收容性无功,即换流目前高压电容器主要有H桥接线和分支接线2种器对于交流系统是一种无功负荷。此外,换流器由[7]接线方法,如图2所示。于换相产生的谐波
3、电流或谐波电压流入交流系统后,将使系统电压波形发生畸变并因此造成不良影[123]响和危害。为补偿换流器的无功消耗并限制谐波电压和电流,通常需要采取措施进行无功补偿及滤波,目前在高压直流输电工程中进行无功补偿和[4]谐波抑制较常用的方法是采用无源滤波装置。滤波装置由若干无源滤波器并联而成,每个滤波器在1个或2个谐波频率附近或在某个频带内呈现低阻抗,从而吸收相应的谐波电流,使流入交流系统的谐波减少,达到抑制谐波的目的,同时兼作无功功率补偿之用,实现无功就地平衡。换流站的交流滤波器并联在换流变压器交流侧的母线上,根据直图1HP12/24交流滤波器结构示意图流系统运行情况进行投切。Fig.1Sche
4、maticdiagramofHP12/24ACfilterconfiguration为确保交流滤波器的安全可靠运行,每组交流滤波器均配置冗余保护设备,其中高压电容器不平衡保护是交流滤波器的重要保护之一,以确保运行中交流滤波器电容器发生损坏后,保护装置能够及时检测到故障并切除故障滤波器,避免发生电容器雪崩现象。本文在简要介绍目前应用于直流输电系统交流滤波器电容器不平衡保护原理的基础上,提出了以电容器不平衡电流与流过滤波器的穿越电流比值作图2高压电容器接线方式示意图Fig.2Schematicdiagramofhighvoltagecapacitorconfiguration收稿日期:20082
5、08212;修回日期:2008209223。—56—©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·研制与开发·吴娅妮,等交流滤波器高压电容器不平衡保护新原理H桥接线配置了不平衡电流互感器和总电流互感器,直接测量电容器的不平衡电流和总电流;分支接线配置了2个分支电流互感器TA1和TA2,电容器的不平衡电流和总电流通过计算得到。采用分支接线时,不平衡电流为2个分支电流互感器的测量值之差,不平衡电流精度不仅取决于分支电流互感器的自身特性,还取决于2个电流互感
6、器特性的一致性。分支接线方式适合于一个电容器元件损坏将导致不平衡电流有较大变化的无熔丝电容器。由于2个分支电流互感器采用同一类型,减少了电流互感器选型的工作量,但必须确保不平衡电流的误差满足工程需要,必要时需进行电流互感器的特性匹配工作。采用H桥接线时,由于不平衡电流互感器直接图3交流滤波器电容器结构示意图(H桥接线)测得,不平衡电流测量精度仅与不平衡电流互感器Fig.3SchematicdiagramofACfiltercapacitor特性有关,可以根据需要选择合适的电流互感器,确configuration(H2bridgeconnection)保一个电容器元件损坏时流过不平衡电流互感器
7、的电流大于测量误差范围,保证测量值的有效性。这目前交流滤波器电容器不平衡保护是以测量不种接线方式适合于各类电容器,但应注意电流互感平衡电流作为保护判据,当不平衡电流的检测值大器选型时要针对不平衡电流互感器和总电流互感器于动作值时,高压电容器不平衡保护动作。一般保测量范围及精度的不同分别开展选型工作。护分为3段,根据不平衡电流大小,Ⅰ段为延时60s在目前已经投运及正在建设的直流输电项目告警段,Ⅱ段为延时2h跳闸
