交流滤波器保护配置和实现.doc

交流滤波器保护配置和实现一、引言在直流输电系统中,为了滤除直流控制系统产生的谐波以避免对交流输电系统带来不良影响,同时补偿直流控制系统消耗的无功功率,在直流系统运行过程中必须投入一定数量的交流滤波器(必须满足交流滤波器组数最小运行方式)。交流滤波器由电容、电抗和电阻串并联组成,根据交流滤波器本身滤除谐波分量的频率的大小,交流滤波器有多种不同的接线形式,其保护配置也不尽相同。本文根据国实际应用的直流输电工程,就几种典型的交流滤波器接线方式进行讨论。二、交流滤波器特点及其对保护的影响交流滤波器现场典型接线形式如图1所示。图1(一)连接方式多样化交流滤波器为了达到滤除谐波的目的,其中部分电路可能要调谐于某个谐波分量,这种谐振作用会带来谐振过电压或者过电流,因此需要对该部分电流设计,特殊的保护,导致不同的交流滤波器的保护配置不尽相同。(二)母线电压波动交流滤波器母线电压随着投入交流滤波器和并联电抗器的数量发生较大的变化,导致流过交流滤波器的电流不断发生变化,这对电容器不平衡保护、过电流保护、零序过电流保护都带来一定的影响。(三)谐波电流正常情况下,交流滤波器中流过较大的各次谐波电流,而且随着直流系统的运行工况的变化,这些谐波电流的大小和频率都将发生变化,由于谐波电流的发热能力一般比基波要大一些,所以对交流滤波器的过负荷保护会产生一定的影响。(四)系统特殊工况带来的暂态过程直流系统和交流系统的各种特殊工况可能导致交流滤波器母线电压发生突变,由于交流滤波器量电容器件的充放电过程,可能导致交流滤波器流过很大的冲击电流,有可能在差回路中产生较大的差电流,对差动保护产生一定的影响。二、交流滤波器保护的配置和实现(一)电容器不平衡保护交流滤波器中最重要的组成部分是高端的电容器,它承受了大部分的母线电压,容易在电容器损坏后发生雪崩,造成爆炸。为了有效保护这些电容器,现场一般把电容器分成4组大小相同的部分,用H型接线连接起来。正常情况下由于4组电容器的电容相同,中间的桥接线上没有电流流过,一旦电容器发生击穿或者熔丝熔断等情况后,桥上就流过不平衡电流,这样就可以检测电容器是否发生故障。假设正常情况下4组电容器的电容为C1,发生故障之后一组电容器的电容变为C2,那么中间桥上流过的不平衡电流为:式中:ic为流过这个电容器的电流。假设一次系统的电容器损坏之后电容变化了1%,%,所以可以看出电容器损坏之后产生的不平衡电流很小,目前现场投运的交流滤波器保护的不平衡动作定值一般为几十mA到100多mA,这就要求保护装置必须对不平衡电流有很高的测量精度,而且不平衡保护在实现过程中还有以下几个难点需要解决:(1)正常投运的交流滤波器中4组高端电容器不可能完全相同,导致正常情况下可能有较大的不平衡电流流过桥支路,以洲坝换流站的低通交流滤波器为例,其高端不平衡保护的动作定值为95mA,但是正常情况下就有89mA的不平衡电流流过桥支路,显然如果不能补偿这个正常情况下的不平衡电流,高端不平衡保护就基本无法实现。(2)母线电压随着系统的运行方式和投人交流滤波器的数量发生变化,导致流过桥支路的不平衡电流随之发生变化,这将影响电容器不平衡保护的灵敏度。(3)电容器的电容值受到很多外部环境参数的影响,例如温度变化等。为了很好地解决以上几个问题,通过深人的