特高压交流滤波电容器不平衡电流现场测试分析

摘要：文章以向家坝-上海±800kV特高压直流输电工程为例，对其试验原理以及试验方法进行了探讨，并通过一定的实验得出结论，在测量的过程中，如果接线不规范就会严重影响测量的结果。基于此种因素的考虑，文章提出了应该将测量接线接于设备的正下方，其目的主要是减小或者抵消测量回路电感以及杂散电容的影响。

关键词：特高压交流滤波；电容器；不平衡电流；现场测试；输电工程 文献标识码：A

中图分类号：TM531 文章编号：1009-2374（2016）34-0089-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.044

当前，伴随着我国社会经济的不断发展，国家的电网公司也获得长久的发展。特别是特高电网的发展。各级电网协调发展形成互动化的智能电网。由此可见，在我国电网发展中，特高电网的发展已经成为至关重要的部分，对于国家智能电网的形成与发展起着一定的促进作用。通过控制输送的功率，阻止交流系统的低频振动。由于具备优势地位，在国家电网公司的发展战略中，直流特高压工程占据着很高的地位。换流器在直流输电工程中是一种非线性的有源器件，对于换流站而言是一种最重要的谐波源。换流器在运行的过程中会有不同谐波电流产生，这些谐波电流可以通过环流变压器网侧注入交流系统。需要对其进行有效的控制，一旦失去控制直流系统与交流系统是无法进行有效的运行的，因而加装滤波器装置对于谐波限制而言就显得尤为重要。

一般情况下，对于直流工程而言每个单极都是由1个12P桥组成，但是特高压直流工程却不是这样，一般情况下，2个甚至3个12P桥构成特高压直流工程的每个单极，因而与正常的工程相比，特高压直流工程会产生较高的谐波电压，另外，谐波的含量也比较多。基于此种情况的考虑，需要对特高压直流工程中的滤波器的设计以及试验提出更高的要求。本文通过举例对特高压换流站交流滤波器的设计现状以及试验方法进行阐述，并且对其不平衡电流现场进行相应的测试分析。

1 交流滤波器概述

在直流输电工程中，交流滤波器发挥着重要的作用，它主要是对换流器产生的谐波进行有效的滤除，进而对系统中的谐波进行有效的控制，另外，对谐波进行滤除可以提供必须的换相无功功率。需要在换流器的特征以及非特征数据的基础上对交流滤波器的设计以及对其相关性能进行研究。在对滤波器配置进行设计时，要尽量满足系统谐波的控制要求。不仅如此，滤波器配置的方案设计还要满足换流器以及交流系统的无功平衡要求。

就直流工程而言，连接交流系统的电压等级以及容量都存在的一定的差异，所以需要具体问题具体分析，对于不同的直流输电工程需要对滤波器进行全新的设计。

1.1 设计原则分析

图1是交流滤波器设计原理图示。通过图1得知，交流系统等值谐波阻抗ZnN与交流滤波器阻抗ZnF是并联关系，另外并联阻抗越小，滤波的效果就越好。因为ZnN与交流系统结线的运行方式有关联，彼此之间存在正相关的关系，因而不可能完全地滤除掉各次谐波的电流。基于此种现状的考虑，交流滤波器在设计的过程中必须要遵循一定的规律，要对电压的畸变值进行有效的控制，对谐波电流同样要进行有效的控制。

1.2 相关的性能指标分析

针对50Hz交流系统而言，国际上的主要工业国家以及部分高压直流输电工程通常采用三种谐波指标，分别是：

1.2.1 各次谐波电压畸变率定义为：

1.2.2 总的谐波电压畸变率定义为：

1.2.3 电话谐波波形系数定义为：

式中：En是由直流换流器谐波电流产生的n次谐波相对地电压均方根值；Eph为相对地工频电压均方根值。

Pn=n次谐波噪声评，价系数/1000。

1.3 性能要求分析

一般情况下，滤波器的设计要满足一定的要求，具体体现在以下五个方面：

1.3.1 控制谐波在可以接受的范围之内。

1.3.2 必须与换流器的无功需求以及交流系统相匹配，包含对电容器组的适当投切等。

1.3.3 延缓事故情况的处理。

1.3.4 在特高压交流滤波电容器中，不平衡现象始终存在于交流系统的频率与系统网络中，因而可以维持正常的运行。

1.3.5 在对滤波器进行设计的时候要尽量考虑经济性，还要兼顾到滤波器的损耗问题。通过对向家坝-上海±800kV直流输电工程的考察，其谐波指标的限值要求比国家标准要高。

2 交流滤波器现场试验探究

现场试验的主要目的主要是设备在安装之后，检查其参数是否满足科学设计的要求，并且对运行的功能进行检验。因为向家坝-上海±800kV直流输电工程缺乏PLC滤波器，因此不需要对噪音的消除试验进行过多的考虑。

2.1 注意事项分析

正常情况下，滤波器在进行试验时，换流站现场不可避免地会有其他项目正在进行施工，另外还要将电源引入试验的过程当中，其目的是满足实验设备的电压需求，因而安全措施在施工中是必不可少的，必须要采取相应的措施来对人身安全以及相关的设备安全进行一定程度上的保障。在对现场进行测试时需要注意以下问题：

2.1.1 相关的测试人员在进入现场时必须要佩戴安全帽，穿工作服，在高空作业的人员必须要持高空作业证上岗工作。

2.1.2 对现场进行测试的时候，安全措施是必不可少的，在施工中要避免触电事故的发生。比如在对接地线进行安装时，要谨慎地检查线路绝缘情况。工作结束之后，必须要切断电源，还要对现场进行清理。

2.1.3 为了减少操作人员在操作的过程中出现安全失误、对人身安全以及财产安全造成一定的损失，在对现场进行二次回路工作时，严禁TA回路开路，对TV回路短路现象要采取相关的安全措施。

2.2 不平衡保护电流的测试分析

滤波电容器组是一种并联结构，一旦一个元件被击穿，那么内熔丝熔断就会对此故障元件进行隔离，且会出现不平衡的小的电流。

不平衡电流测试可以对滤波电容器的工作状态进行有效的评价，另外还能对电容器的故障进行一定程度的检测。可以说，不平衡电流测试是对这两个项目的重要工作检指标，对于其设备的正常运行发挥着积极的作用。在对不平衡电流进行测试时也要注意一定的安全事项，必须对电容器以及其他电气回路进行有效的断开，另外还要在不平衡TA回路中串入微安表，用调压器给电容器两端加交流电压，要保障试验电路加压一直处于比额定工作电压低的状态。要对不平衡电流进行测量，并且要将测量的结果折算到额定电压下的对应值，在满足设计要求的工作电压基础下，一般情况下，不平衡电流要不大于50mA，折算的公式如下：

式中：IT2n为额定电压下不平衡电流；IT1n为额定电压下高压电容器总电流；IT2为低压加压试验下不平衡电流；C为高压电容器等值总电容；U为低压加压试验的试验电压；f为试验电压的频率。

2.3 现场测试对测量结果的影响分析

2.3.1 测量线路电感对测量结果形成的影响分析。测量线路本身就具有一定的电感，连接试验线路时，串入电路的测量线路就形成了一个线圈回路，其共同作用与测试电容器串联的电感LE雷同。

2.3.2 杂散电容对测量结果的影响。任何情况下，一旦两个导体彼此接近，不可避免地就会有杂散的电容出现，无法对杂散的电容进行彻底消除，但是也无法对其进行屏蔽，只有采取一定的措施来对杂散的电容进行不同程度的降低。交流滤波器产生的杂散电容对测量的结果具有一定的影响。

3 结语

综上所述，本文主要对特高压交流滤波器的设计原则以及设计的性能等进行了探讨，并且在此基础上分析了杂散电容对测量结果的影响，为后来的现场测试提供一定的参考依据。

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作者简介：钱春年（1983-），男，吉林省送变电工程公司工程师，双学位，研究方向：电力系统高电压技术、智能电网。