换流站直流滤波器电容器不平衡保护多次跳闸原因分析

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一起交流滤波器不平衡保护跳闸事故分析

表１ＣＩ电容器参数
Ｔａ．ＲａｉｇｆＣｔｐｄｔｒｂ１ｔｓｏｎａｃａｏ
３６５３交流滤波器Ｃ电容器不平衡保护。
３１不平衡保护基本原理．
件个数一定时，不平衡电流随总电流的变化而变化，两者的比值关系恒定，Ｊ因此可采用不平衡电
２１年２月，０１兴仁换流站５３交流滤波器Ｃ６
电容器组出现了一起罕见的不平衡保护跳闸事
故。本文介绍了交流滤波器ｃ电容器组不平衡
保护原理，此次跳闸事故原因进行了深入分析，对并提出了相应的运行维护建议。
（总第１９期）３
２２单只电容器内部结构．
单台电容器由５个电容元件（１电容值为ｃ）
组成，电气联接为ｌ７并３串（３Ｐ＝１）采Ｓ＝，７，
用先并后串联接方式，个电容元件都有单独的每内熔丝保护，图４所示。如
崩现象。
１１，３２，５＝１１，２ …次特征谐波（为正整数）此３ｋ，外还包含各次非特征谐波 … 。另外，流器在实换
现交流一直流或直流一交流的变换过程中处于整
流或逆变状态，均需从交流系统吸收容性无功，即
ｐｏｅｔｎｉｅｒａｙ２１，ｈｃｓｕｃｍｏＣｐｏｅｔｉｅｐｓｎｔｉｐｐｒｉｎｒｔｉＦｂｕｒ０ｗｉｈｉｎｏｍｎｉＤｒｃｓｎｔａｔｈｓａｅ，ｗｒｇｃｏｎ１ｎｊｈ．Ｉｉ

换流站并联电容器保护跳闸分析及改进

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｖｅｔｅｒｒｓｔａｔｉｏｎ；ｓｈｕｎｔｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｉｌｆｔｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ；ｐｈａｓｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔａｎｓｉｎｇｌｅｓｅｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｉｆｌｔｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｒｉｐｆａｕｌｔｈａｐｐｅｎｄｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｕｔｏｍａｔｉｃｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔａｔｉｏｎ，ｂａｓｅｏｎｔｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｏｆｓｈｕｎｔｃａｐａｃｉｔｏｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅａｎｄｐｈａｓｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｏｎｄｅｖｉｃｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＡＣｉｆｌｔｅｒ，ｄｅｅｐｌｙａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｔｉｐｒｃａｕｓｅｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅｔｒｉｐａｒｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ｐｈａｓｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｏｎｄｅｖｉｃｅｏｆｓｈｕｎｔｃａｐａｃｉｔｏｒｄｏｅｓｎ ’ ｔｓｗｉｔｃｈｏｎｗｈｅｎＢｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｐａｓｓｅｄｚｅ — ｒｏｖａｌｕｅ，ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｓｈｕｎｔｃａｐａｃｉｔｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｏｅｓｎ’ ｔａｖｏｉｄｓｈｏｔｒｔｉｍｅｓｈｏｃｋｃｕｒ — ｒｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｉｆｌｔｒａｔｉｏｎｆｏｒｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｒｅｎｔｉｓｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ．

换流站直流滤波器电容器不平衡保护误动原因分析及建议

Ａｎｌｓｓ０ａｙｉｆＤＣｌｅｐａｉｏＦｉｔｒＣａｃｔｒＵｎｂｌｎｃｏｅｔｏａｆｎｃｉｎａｄａａｅＰｒｔｃｉｎＭｌｕｔｏｎＰｒｐｓｌｉｎｖｒｅｔｔｏｏｏａｎＣｏｅｔｒＳａｉｎ
饔。Ｍ
图１龙泉、都换流站直流滤波器接线图宜
・
１・３
箜鲞箜塑
２１Ｏ２年４月
湖北电力
ＶＤｒ２０ｌ２Ａ．２ｏ３Ｎ１６ｏ．
３不平衡保护误动原因分析
３１不平衡保护误动时波形情况．通过多次对直流滤波器电容器不平衡保护动作
ＹＡＯ — ｛ＨＵｎ，Ｑｉｘｎ，ＢｉＲＡＯＨｏｇｌｎ —ｉｎ
（．ａｅｉｅａｉｎＣｍｐｎｃａｇＡｄｉｉｔａｉｅＣｏａｙ，Ｙｉｈｎｂｉ４３０，ｉａ；１ＳｔｔＧｒｄＯｐｒｔｏｏａｙＹｉｈｎｍｎｓｒｔｖｍｐｎｃａｇＨｕｅ４０２Ｃｈｎ
［摘要］针对龙泉、宜都换流站直流滤波器电容器不平衡保护多次误动，绍了龙泉、介宜都换流
站直流滤波器电容器不平衡保护原理，过对龙泉、都换流站直流滤波器电容器不平衡保护动作的现通宜
ｌ概述
换流站直流滤波器配置有直流滤波器电容器不
Hale Waihona Puke 平衡保护，当直流滤波器电容器出现故障后会发出告警或者跳闸切除直流滤波器。在龙泉和宜都换流站

直流滤波器高压电容器不平衡保护分析

ＭｅｉＪｕｎｔｉｎｇ，｛ｅｔＢｉｎ，ＪｉａｎｇＤｅｍｉｎｇ，ＣｈｅｎｇＳｈｕａｎｇ
（ＨＶＤＣＯｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＣｅｎｔｅｒｏｆＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆ＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＣｏｍｐａｎｙ，
ａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃａｓｅｔｈａｔｔｈｅＤＣｆｉｌｔｅｒｔｒｉｐｐｅｄｏｆｆｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｏｐ —
ｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｚｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｂａｌａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄｓｅｔｏｆｔｈｅＤＣＦｉｌｔｅｒ
ｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｌｏｇｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔａｎｄｓｔｅａｄｙｉｍｂａｌａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｅｅｐｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄ
第３４卷第５期
２０１３年１０月
电力与能源

变电检修---交直流滤波器知识

2
数越高，谐波电流的有效值越小，但是增加脉动数到12次
以上，将使换流变压器结构复杂，制造困难，价格昂贵不
经济，所以几乎都采用装设滤波器来限制谐波的方法。
交流滤波器的基本原理是通过电抗器、电容器和电阻器的
不同组合致使某次谐波流经它时所呈现的阻抗很小，从而
将谐波电流导出系统，达到滤除谐波的功能，同时由于电容器、电抗器的存在，电流流经时能够产生一定的无功功
交直流滤波器原理、作用
双调谐滤波器
双调谐滤波器电路结构
C1 L1 R1
L2 C2
R2
双调谐滤波器阻抗-频率特性
目前换流站ACF大都采用了双调协滤波器。双调谐滤波器有两个谐振频率，同时吸收两个邻近频率的谐波。与两个单调谐滤波器相比，它只有一个公共电感器L1承受全部冲击电压；并联电路中的电容C2容量较小，基本上只通过谐波容量，因而其经济性较好。
流器在直流侧产生3倍次谐波电压(3、6、9…)，这些谐波次数低、幅值大，其主要路径通过换流变中性点→换流阀
→大地，进入直流线路的分量较小。
一般情况下，直流系统运行时每极的两组直流滤波器全部投
入，但也可以无直流滤波器运行；直流滤波器一般在极停运或备用状态下投入或退出，但也可以在调度命令下的其它
5
交直流滤波器知识
课程内容目录
交直流滤波器原理、作
用
1
交直流滤波器维护项目
3
课程回顾和总测试题
5
2
交直流滤波器配置实例
4
交直流滤波器常见故障
分析
01 交直流滤波器原理、作用
交直流滤波器原理、作用
按用途分：交流滤波器和直流滤波器
按滤波原理分：无源滤波器、有源滤波器

光电流互感器在宜都换流站的应用

光电流互感器在宜都换流站的应用■国网运行有限公司宜昌超高压管理处习超群程炯杨世贵摘要光电流互感器具有许多电磁式电流互感器不具备的优点，但其在实际应用中还未达到完全成熟的阶段。

文中针对宜都换流站中多次出现的因光电流互感器测量故障而使直流滤波器电容器不平衡保护跳闸的事件，分析了光电流互感器在使用中出现故障的原因，并提出了相应的解决办法。

‘1概述随着电力需求的不断扩大、电压等级的不断提高，传统的电磁式电流互感器(C T)的缺点越来越明显，主要有：随着电压等级的逐渐升高，绝缘越来越难达到要求，绝缘费用昂贵；内部充油，易引起爆炸；二次侧绕组开路有过电压的危险；电磁干扰严重；体积大、笨重等。

从20世纪60年代起，人们就寻求可以替代传统C T的新型电流互感器，其中光电流互感器(0C T，0pt i c aI C ur r ent T r ans ducer)成为全球研究的热点。

与传统CT相比，O C T具有绝缘性能优良、无暂态磁饱和问题、动态测量范围大、频率响应宽、抗电磁干扰强、安全性能好、体积及质量小、易与数字设备接口等优点。

目前，光电流互感器已大量应用于换流站中。

从已投入运行的500kV常规直流输电工程看，光电流互感器在龙一政、2--广、三一上直流输电工程中都有着广泛的应用。

在这些直流系统的直流滤波器中，O CT和常规C T的应用达到1：1的比例，从用途上看，光电流互感器主要用于直流滤波器差动保护和直流滤波器电容器不平衡保护等重要的保护，其动作的正确与否直接关系着直流滤波器的运行稳定。

从三一上直流输电工程宜都换流站直流滤波器的运行初期情况看，故障跳闸相对较多。

图1示出了宜都换流站光电流互感器的数据采集简要原理，光电流互感器首先通过分压电阻和罗哥夫斯基线圈或传感器采集电流信号，然后通以使其在遭雷击时主要通过自身的接地极泄放雷电流，尽量少地波及到其它设备：各设备区之间建立良好的等电位接地，各设备区之间连接良好，主控室的低压控制部分加装均压带，使各点的接地为等电位。

±660kV换流站交流滤波器电容器组鸟害跳闸处理及防范措施

±660kV换流站交流滤波器电容器组鸟害跳闸处理及防范措施发布时间：2021-11-23T04:43:24.776Z 来源：《当代电力文化》2021年23期作者：曲文韬赵航张楷于鹏[导读] ±660换流站投运后，因站内鸟类活动导致交流滤波器跳闸曲文韬赵航张楷于鹏国网山东省电力公司检修公司，山东省济南市 250061摘要∶±660换流站投运后，因站内鸟类活动导致交流滤波器跳闸，是目前交流滤波器跳闸的首要因素。

鸟害不但影响交流滤波器设备的安全稳定，严重时会造成直流系统功率下降，甚至导致直流闭锁。

本文通过实际鸟害跳闸事件，从鸟害跳闸时不平衡保护动作，电容器塔结构，全面深入分析总结，提出防鸟害可操作性的参考意见。

本文就此次跳闸介绍了换流站交流滤波器的作用。

分析了本次跳闻的直接原因和根本原因，就此次跳闸后的处理提出合理的建议及改进的措施。

对交流滤波器的设计及换流站交流滤波器的运行维护起到参考作用。

关键词：电容器,鸟害跳闸，交流滤波器，不平衡保护0 引言±660换流站配置了16组交流滤波器用于无功补偿和交流滤波。

直流系统正常运行时可满足最小滤波器要求。

换流站选在偏远郊区.周边鸟类活动繁。

当飞鸟进入交流滤波器电容器塔内活动时，极易引起电容器接头间、电容器塔层间等部位短路，导致电容器塔不平衡电流保护动作，造成滤波器跳闸，若此时滤波器组无法满足绝对最小滤波器要求，会导致直流系统功率回降进而引起负荷损失，甚至导致直流闭锁[1-2]。

2021年5月，拉合尔换流站交流滤波器C1电容器组出现了一起鸟害导致的不平衡保护跳闸事故。

本文介绍了换流站交流滤波器的作用、交流滤波器的配置、分析了本次跳闸的直接原因和根本原因，就此次跳闸对滤波器的运行维护提出了合理的建议及改进措施。

对交流滤波器的设计及换流站交流滤波器的运行维护起到参考作用。

1 鸟害跳闸事件过程2021年05月01日06:57，拉合尔换流站第一大组第四小组HP12/24交流滤波器F1B4高压电容器不平衡保护Ⅲ段动作，F1B4Q1开关跳闸并被锁定，第四大组第三小组HP12/24交流滤波器F4B3自动投入运行。

电容器不平衡保护告警原因分析

ＷＵＰｎ．ＹＡＮＧＺｅ・ｏｇｉｇｈｎｄｎ
（ｉａｇＥｎｇｍｎｅａｔｅｔｆＳａｒｐｒｉｏｐｎ，ｉｈｇ４３０，ｈｎ）ＹｃｎＨＶＭａａｅｅｔｐｒｎｔｔＧｉＯｅａｏＣｍａｙＹａ４０５ＣｉａｈＤｍｏｅｄｔｎｃｎ
ｉｄｉｅｔｅｐｎｓｉｇｔｈｅｆｎｃｉｎｏｅｉｎｅｌｍｅｔＴｈｉｐａｅｒｗｓａｃｃｕｉｒｍＣｌｅａｃｔｒｓｒｃｌｒｓｏｄｎｏｔｕｔｏｆｔｎｒｅｅｙｈｎ．ｓｐｒｄａｏｎｌｓｏｎｆｏＤｉｆｔｒｃｐａｉｏ
ＡｂｔＣ：ｐｃｔｒｎａｎｅｒｔｃｉｎｉｏｅｏｔｅｍｏｔｍｐｒａｔｕｃｉｎｆｉｈｖｌｇａａｉｒｒｔｃｉｎｉｓｒｔａＣａａｉｂｌｃｏｅｔｎｆｈｓｉｏｔｎｎｔｓｈｇｏｔｅｃｐｃｔｏｅｔ，ｔｏｕａｐｏｓｆｏｏａｏｐｏ
ｕｂａａｅｐｏｅｔｏｌｍａｖｎｔｉｏｎｑａｏｖｅｔｒｓａｉｎ：ｔｅｃｎｅｏＤＣｌｒｃｐｃｔｒｉｔｅｍａｎｒａｏｎｌｎｃｒｔｃｉｎａａｅｓｎＬｇｕｎｃｎｒｏｔｔｏｅｈｈａｇｆｉｅｆｔａａｉｏｈｉｅｓｎｓ
量的变化。
发生短路或断路时，余的完好电容器元件承受的剩
电压升高，可能引起新的元件击穿，余电容元有剩

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换流站直流滤波器电容器不平衡保护多次跳闸原因分析
摘要：直流滤波器电容器不平衡保护多次动作导致滤波器发生跳闸，导致直流
系统可用直流滤波器数量减少，直接影响直流系统安全稳定运行。

对直流滤波器
电容器不平衡保护多次跳闸原因分析对直流输电系统的稳定运行有着重要意义。

关键词：不平衡保护跳闸、投跳闸
一、故障情况介绍
换流站极1 Z11直流滤波器不平衡保护跳闸段动作，切除该组直流滤波器。

经现场检查确认一次设备完好后，试投Z11，不平衡保护再次动作，切除了该组
滤波器。

在此之前，该组滤波器多次因电容器不平衡保护动作切除滤波器。

1.直流滤波器结构
直流滤波器接线图如图1所示。

常规直流输电系统为12脉动桥，在直流侧的特征谐波为12n次。

因此，在直流工程中，每站每极各配置1组12/24次和12/36次直流滤波器组。

因此对直流
每极有4组直流滤波器，
二、故障分析
1.直流滤波器不平衡保护配置
直流滤波器不平衡保护是用于保护滤波器电容器组设备，防止电容器发生雪
崩击穿。

该保护检测T4（总支路电流）和T2（不平衡电流）。

当T2>0.0020*T4+Iadjust，表示单支电容器内部一个电容群组故障，2分钟后
报警；
当T2>0.0062*T4+Iadjust，表示单支电容器故障，2小时后跳闸；
当T2>0.0125*T4+Iadjust，表示两支电容器故障，750ms报警，1秒后跳闸；
其中Iadjust为直流滤波器固有不平衡电流，用来补偿C1电容器四个桥臂之
间的固有不平衡，一般设为50mA。

2.现场检查情况
（1）测量电容值
运维单位对极1 Z11直流滤波器全部162支电容器进行了电容值的测量，所
有单支电容器电容值均未超标，且没有发现电容器有变形及漏油情况发生。

对电
容器4个桥臂的整臂电容值进行了测量，4个桥臂的电容值完全对称。

（2）检查光CT
在控制系统P1PCPA1/B1主机检查SG101板监视P1-Z11光CT各运行参数正常，表明光CT电流测量回路工作正常。

（3）更换备品电容
利用备品，对极1 Z11直流滤波器上的16支电容进行更换。

（4）测量电容器并联电阻值
考虑到直流电容器利用内部并联电阻均压，内部并联电阻的好坏对电容器的
正常运行十分关键。

对更换下来的16支电容器进行电阻值的测量，结果未见异常。

3.现场测试情况
通过在换流站现场对极1 Z11直流滤波器进行了各种工况下的注流试验。

具
体情况如下：
1. 稳态工况测试
极1 Z11直流滤波器在注入稳态参数合格，谐振点正确。

具体数据如下：
2.暂态工况测试（在L1支路上串联5欧姆电阻，有振荡）
上图为14:43:14在Z11上注入600Hz、峰值为15A的谐波电流时，在不平衡
电流支路上出现了600Hz、峰值为24mA左右的暂态振荡电流，该电流持续时间
超过1.8s。

在L1支路上串联5欧姆电阻后，共计进行了9次暂态试验，出现的最大不平
衡电流为24mA。

串联该电阻将降低直流滤波器的品质因素，造成滤波性能下降。

三、分析结论
直流滤波器电容器不平衡保护动作时记录的不平衡电流以及在注流测试中出
现的不平衡支路上的振荡电流均在暂态情况下存在，幅值（有效值）在120-
200mA之间，1-2s后衰减。

在稳态工况下，不平衡电流仅几个毫安。

可以得出直流滤波器电容器不平衡保护动作的原因是不平衡支路上的确存在
不明原因的暂态振荡电流。

该振荡电流可能是由C1电容器桥臂上的杂散电容和
杂散电感引起。

这种暂态振荡幅值仅为几百毫安级，不会对滤波器一次设备造成任何影响。

直流电容器内部存在均压电阻。

直流电容器的均压不取决于电容值，而是取决于
电阻值。

当发生个别电容器故障或内部熔丝动作的情况下，剩余的健康电容器的
均压不会改变。

因此，直流滤波器电容器不存在与交流滤波器电容器类似的雪崩
击穿的风险。

四、改进措施
考虑到直流滤波器电容器不平衡保护工程设计的历史背景和功能定位，同时
考虑到在特高压向上直流工程中该保护已经设为只报警、不跳闸的情况，为确保
直流输电系统安全稳定运行，将换流站极1Z11直流滤波器的电容器保护暂改为
与向上工程一致，即只报警、不跳闸。

其中报警段定值不变（1支电容器故障），延时设为10s。

为加强动态监测，保护内置故障录波在1支电容器故障、750ms
后启动录波（极1和极2联动录波）。

作者简介
佘明锐（1982-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。

丁杰峰（1984-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。

王抗（1984-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。