云广特高压直流输电工程穗东换流站交流滤波器保护不平衡电流校验技术改进研究76

云广特高压直流输电工程穗东换流站交流滤波器保护不平衡
电流校验技术改进研究
摘要：针对云广特高压直流输电工程穗东换流站交流滤波器保护不平衡电流校
验工作复杂和易出现误操作的问题，在对其校验原理进行分析的基础上提出了可
行的改进措施，从技术上解决校验工作存在的难题，并在生产实践中取得良好效果。

关键词：初始不平衡电流、软压板、校验、开入
0引言
穗东换流站是云广特高压直流输电系统的逆变站，负责将云南送来的直流功
率逆变成交流供给广东负荷。

因为换流阀在运行过程中会产生相应的特征谐波，
所以穗东站配置了A、B、C型共3种交流滤波器来消除谐波危害。

在实际运行过
程中交流滤波器的高压电容器设备检修或更换元件后，需要对高压电容器初始不
平衡电流进行校验，本文针对校验工作的复杂性和不方便性提出改进措施，同时
对改进措施在穗东站实施后的效果进行总结。

1交流滤波器保护不平衡电流的产生原理
高压电容器是交流滤波器组的主要组成部分，它承受了交流母线的工频压降
和大部分谐波压降，实际运行经验表明高压电容器是滤波器中故障率最高的设备。

当有个别电容器故障时会引起其他正常电容器承受的电压升高，若不能通过配置
相应的保护及时报警提醒运行人员处理，将会导致电容器损坏的雪崩效应。

因此
及时检测高压电容器内部元件的损坏故障对保障交流滤波器乃至特高压直流输电
的安全稳定运行都很必要，高压电容器不平衡电流是检测高压电容器内部元件故
障情况的重要依据，其产生原理如下图1所示。

图1电容器结构
受电容器元件绝缘条件的限制，单个电容器元件并不能满足交流滤波器对电容器容量及
承受电压的要求，需要多个电容器元件以一定的方式串、并联组成。

如果图1中的一个电容
器单元的元件击穿或熔丝熔断，该桥臂的电容就会发生变化，从而导致桥中流过不平衡电流；图1中电流互感器TA2所检测的电流就是高压电容器不平衡电流。

通过检测不平衡电流的大小，可以间接计算电容器单元损坏的个数。

2交流滤波器保护不平衡电流校验的原因
为了防止高压电容器的雪崩损坏，穗东站滤波器保护配置了电容器比值不平衡保护，考
虑到高压电容器的不平衡电流和流过整组滤波器接地侧电流成比例变化，所以用不平衡电流
和接地侧电流的比值构成比值不平衡保护。

动作判据是：IT2/IT3>Kset。

式中IT2表示电容器不平衡电流，由图1中的TA2测得，IT3表示滤波器的接地侧电流，Kset是预先设定的整定值。

由于电容器的制造偏差，会有初始不平衡电流的产生，初始不平衡电流会对交流滤波器
的保护产生影响。

为了使电容器比值不平衡保护能够更准确地反应电容器组桥臂的电容元件
的故障情况，在滤波器第一次充电或在更换电容器之后需要对初始不平衡电流进行校验。

3传统校验技术的弊端
穗东站交流滤波器保护装置采用的传统校验方法是，通过初始不平衡电流校正命令来记
录校正命令下发时的初始不平衡电流大小，其软压板中有一项压板：“电容不平衡电流校正”，当电容不平衡电流校正压板由退出变为投入时，瞬时将当前初始不平衡电流写入保护的掉电
不丢失区，校正完将电容不平衡电流校正压板重新整定为0。

穗东站投运以来，检修人员均采用这种软压板投退的方式对高压电容器初始不平衡电流
进行校验。

校验操作复杂，使用非常不方便，需要检修人员进入保护装置内部进行软压板的
投退，操作前后需要核对定值，在管理上也不规范，并且极有可能产生误操作的现象。

4改进措施
穗东站交流滤波器保护不平衡电流校验技术改进的主要思路是采用在保护屏上新增不平
衡电流校验按钮来代替软压板的功能，通过按动校验按钮，将校正不平衡电流命令开入到保
护装置中，在保护程序中进行不平衡电流校正，同时对现场交流滤波器保护的程序进行升级
来实现不平衡电流校验按钮的功能。

保护程序升级后通过增加外部不平衡电流校正开入，取消了不平衡电流校正软压板功能，程序的保护逻辑，定值项目及其范围，软信号，其它外部接线等都没有变动；且对装置外部
回路也无任何影响，改进原理如下图2所示。

图2改进原理图
图2中的S21是在保护屏上新增的不平衡电流校验按钮，通过将S21的13端子连接至正电源，将S21的14端子连接至保护装置的插件908端子（不平衡电流校正开入插件），完
成配线连接后进行程序功能升级。

当需要进行不平衡电流校验时，只要按下S21就可以将正
电源开入至保护装置的不平衡电流校验插件中进行电流校正。

5改进的特点和效果
穗东站依据上述改进措施对站内交流滤波器保护装置实施了改造，改进的主要特点是（1）、校验操作简单安全，站内人员按下保护屏上的校验按钮便可完成校验，不再需要检
修人员进站办票校验，降低人力成本；（2）、从技术上解决改进前校验操作易产生误操作
的风险，杜绝误操作的发生；（3）、具有极为可观的经济效益，改进实施以后据估算每年
可以为站内节约工时480h，降低人力成本30000元，新增输电利润56万元。

（4）为其他新建直流工程的交流滤波器保护不平衡电流校验方法提供重要参考。

投入使用一年以来，共完成100多次不平衡电流校验，每次均是简单高效完成工作，未
发现任何问题，有效减轻交流滤波器的运维成本和维护人员的工作量，规范换流站的管理，
对云广特高压直流系统的安全稳定运行起到重要作用。

参考文献
[1]吴娅妮，吕鹏飞，王德林.交流滤波器高压电容器不平衡保护新原理.电力系统自动化，,2008,32(24):56-59.
[2]牛志雷，宋红涛，徐玉洁. 基于LMS自适应滤波算法的电容器初始不平衡电流校正. 电
力电容器与无功补偿,2015,36(05):0006-0011.
作者信息
祝克伟，男，1988年10月出生，助理工程师职称，大学本科学历，现于南方电网有限
责任公司超高压输电公司广州局从事变电运行维护工作。