摘要：文章以向家壩-上?！?00kV特高壓直流輸電工程為例，對(duì)其試驗(yàn)原理以及試驗(yàn)方法進(jìn)行了探討，并通過一定的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，在測(cè)量的過程中，如果接線不規(guī)范就會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量的結(jié)果。基于此種因素的考慮，文章提出了應(yīng)該將測(cè)量接線接于設(shè)備的正下方，其目的主要是減小或者抵消測(cè)量回路電感以及雜散電容的影響。

關(guān)鍵詞：特高壓交流濾波；電容器；不平衡電流；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試；輸電工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM531 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.044

當(dāng)前，伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)家的電網(wǎng)公司也獲得長(zhǎng)久的發(fā)展。特別是特高電網(wǎng)的發(fā)展。各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展形成互動(dòng)化的智能電網(wǎng)。由此可見，在我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展中，特高電網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)成為至關(guān)重要的部分，對(duì)于國(guó)家智能電網(wǎng)的形成與發(fā)展起著一定的促進(jìn)作用。通過控制輸送的功率，阻止交流系統(tǒng)的低頻振動(dòng)。由于具備優(yōu)勢(shì)地位，在國(guó)家電網(wǎng)公司的發(fā)展戰(zhàn)略中，直流特高壓工程占據(jù)著很高的地位。換流器在直流輸電工程中是一種非線性的有源器件，對(duì)于換流站而言是一種最重要的諧波源。換流器在運(yùn)行的過程中會(huì)有不同諧波電流產(chǎn)生，這些諧波電流可以通過環(huán)流變壓器網(wǎng)側(cè)注入交流系統(tǒng)。需要對(duì)其進(jìn)行有效的控制，一旦失去控制直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)是無法進(jìn)行有效的運(yùn)行的，因而加裝濾波器裝置對(duì)于諧波限制而言就顯得尤為重要。

一般情況下，對(duì)于直流工程而言每個(gè)單極都是由1個(gè)12P橋組成，但是特高壓直流工程卻不是這樣，一般情況下，2個(gè)甚至3個(gè)12P橋構(gòu)成特高壓直流工程的每個(gè)單極，因而與正常的工程相比，特高壓直流工程會(huì)產(chǎn)生較高的諧波電壓，另外，諧波的含量也比較多?；诖朔N情況的考慮，需要對(duì)特高壓直流工程中的濾波器的設(shè)計(jì)以及試驗(yàn)提出更高的要求。本文通過舉例對(duì)特高壓換流站交流濾波器的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及試驗(yàn)方法進(jìn)行闡述，并且對(duì)其不平衡電流現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試分析。

1 交流濾波器概述

在直流輸電工程中，交流濾波器發(fā)揮著重要的作用，它主要是對(duì)換流器產(chǎn)生的諧波進(jìn)行有效的濾除，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行有效的控制，另外，對(duì)諧波進(jìn)行濾除可以提供必須的換相無功功率。需要在換流器的特征以及非特征數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)交流濾波器的設(shè)計(jì)以及對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行研究。在對(duì)濾波器配置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量滿足系統(tǒng)諧波的控制要求。不僅如此，濾波器配置的方案設(shè)計(jì)還要滿足換流器以及交流系統(tǒng)的無功平衡要求。

就直流工程而言，連接交流系統(tǒng)的電壓等級(jí)以及容量都存在的一定的差異，所以需要具體問題具體分析，對(duì)于不同的直流輸電工程需要對(duì)濾波器進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。

1.1 設(shè)計(jì)原則分析

圖1是交流濾波器設(shè)計(jì)原理圖示。通過圖1得知，交流系統(tǒng)等值諧波阻抗ZnN與交流濾波器阻抗ZnF是并聯(lián)關(guān)系，另外并聯(lián)阻抗越小，濾波的效果就越好。因?yàn)閆nN與交流系統(tǒng)結(jié)線的運(yùn)行方式有關(guān)聯(lián)，彼此之間存在正相關(guān)的關(guān)系，因而不可能完全地濾除掉各次諧波的電流。基于此種現(xiàn)狀的考慮，交流濾波器在設(shè)計(jì)的過程中必須要遵循一定的規(guī)律，要對(duì)電壓的畸變值進(jìn)行有效的控制，對(duì)諧波電流同樣要進(jìn)行有效的控制。

1.2 相關(guān)的性能指標(biāo)分析

針對(duì)50Hz交流系統(tǒng)而言，國(guó)際上的主要工業(yè)國(guó)家以及部分高壓直流輸電工程通常采用三種諧波指標(biāo)，分別是：

1.2.1 各次諧波電壓畸變率定義為：

1.2.2 總的諧波電壓畸變率定義為：

1.2.3 電話諧波波形系數(shù)定義為：

式中：En是由直流換流器諧波電流產(chǎn)生的n次諧波相對(duì)地電壓均方根值；Eph為相對(duì)地工頻電壓均方根值。

Pn=n次諧波噪聲評(píng)，價(jià)系數(shù)/1000。

1.3 性能要求分析

一般情況下，濾波器的設(shè)計(jì)要滿足一定的要求，具體體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

1.3.1 控制諧波在可以接受的范圍之內(nèi)。

1.3.2 必須與換流器的無功需求以及交流系統(tǒng)相匹配，包含對(duì)電容器組的適當(dāng)投切等。

1.3.3 延緩事故情況的處理。

1.3.4 在特高壓交流濾波電容器中，不平衡現(xiàn)象始終存在于交流系統(tǒng)的頻率與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，因而可以維持正常的運(yùn)行。

1.3.5 在對(duì)濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡量考慮經(jīng)濟(jì)性，還要兼顧到濾波器的損耗問題。通過對(duì)向家壩-上海±800kV直流輸電工程的考察，其諧波指標(biāo)的限值要求比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要高。

2 交流濾波器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)探究

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的主要目的主要是設(shè)備在安裝之后，檢查其參數(shù)是否滿足科學(xué)設(shè)計(jì)的要求，并且對(duì)運(yùn)行的功能進(jìn)行檢驗(yàn)。因?yàn)橄蚣覊?上?！?00kV直流輸電工程缺乏PLC濾波器，因此不需要對(duì)噪音的消除試驗(yàn)進(jìn)行過多的考慮。

2.1 注意事項(xiàng)分析

正常情況下，濾波器在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，換流站現(xiàn)場(chǎng)不可避免地會(huì)有其他項(xiàng)目正在進(jìn)行施工，另外還要將電源引入試驗(yàn)的過程當(dāng)中，其目的是滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電壓需求，因而安全措施在施工中是必不可少的，必須要采取相應(yīng)的措施來對(duì)人身安全以及相關(guān)的設(shè)備安全進(jìn)行一定程度上的保障。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)需要注意以下問題：

2.1.1 相關(guān)的測(cè)試人員在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)時(shí)必須要佩戴安全帽，穿工作服，在高空作業(yè)的人員必須要持高空作業(yè)證上崗工作。

2.1.2 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，安全措施是必不可少的，在施工中要避免觸電事故的發(fā)生。比如在對(duì)接地線進(jìn)行安裝時(shí)，要謹(jǐn)慎地檢查線路絕緣情況。工作結(jié)束之后，必須要切斷電源，還要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理。

2.1.3 為了減少操作人員在操作的過程中出現(xiàn)安全失誤、對(duì)人身安全以及財(cái)產(chǎn)安全造成一定的損失，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次回路工作時(shí)，嚴(yán)禁TA回路開路，對(duì)TV回路短路現(xiàn)象要采取相關(guān)的安全措施。

2.2 不平衡保護(hù)電流的測(cè)試分析

濾波電容器組是一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)，一旦一個(gè)元件被擊穿，那么內(nèi)熔絲熔斷就會(huì)對(duì)此故障元件進(jìn)行隔離，且會(huì)出現(xiàn)不平衡的小的電流。

不平衡電流測(cè)試可以對(duì)濾波電容器的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，另外還能對(duì)電容器的故障進(jìn)行一定程度的檢測(cè)?？梢哉f，不平衡電流測(cè)試是對(duì)這兩個(gè)項(xiàng)目的重要工作檢指標(biāo)，對(duì)于其設(shè)備的正常運(yùn)行發(fā)揮著積極的作用。在對(duì)不平衡電流進(jìn)行測(cè)試時(shí)也要注意一定的安全事項(xiàng)，必須對(duì)電容器以及其他電氣回路進(jìn)行有效的斷開，另外還要在不平衡TA回路中串入微安表，用調(diào)壓器給電容器兩端加交流電壓，要保障試驗(yàn)電路加壓一直處于比額定工作電壓低的狀態(tài)。要對(duì)不平衡電流進(jìn)行測(cè)量，并且要將測(cè)量的結(jié)果折算到額定電壓下的對(duì)應(yīng)值，在滿足設(shè)計(jì)要求的工作電壓基礎(chǔ)下，一般情況下，不平衡電流要不大于50mA，折算的公式如下：

式中：IT2n為額定電壓下不平衡電流；IT1n為額定電壓下高壓電容器總電流；IT2為低壓加壓試驗(yàn)下不平衡電流；C為高壓電容器等值總電容；U為低壓加壓試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓；f為試驗(yàn)電壓的頻率。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響分析

2.3.1 測(cè)量線路電感對(duì)測(cè)量結(jié)果形成的影響分析。測(cè)量線路本身就具有一定的電感，連接試驗(yàn)線路時(shí)，串入電路的測(cè)量線路就形成了一個(gè)線圈回路，其共同作用與測(cè)試電容器串聯(lián)的電感LE雷同。

2.3.2 雜散電容對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。任何情況下，一旦兩個(gè)導(dǎo)體彼此接近，不可避免地就會(huì)有雜散的電容出現(xiàn)，無法對(duì)雜散的電容進(jìn)行徹底消除，但是也無法對(duì)其進(jìn)行屏蔽，只有采取一定的措施來對(duì)雜散的電容進(jìn)行不同程度的降低。交流濾波器產(chǎn)生的雜散電容對(duì)測(cè)量的結(jié)果具有一定的影響。

3 結(jié)語

綜上所述，本文主要對(duì)特高壓交流濾波器的設(shè)計(jì)原則以及設(shè)計(jì)的性能等進(jìn)行了探討，并且在此基礎(chǔ)上分析了雜散電容對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，為后來的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提供一定的參考依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：錢春年（1983-），男，吉林省送變電工程公司工程師，雙學(xué)位，研究方向：電力系統(tǒng)高電壓技術(shù)、智能電網(wǎng)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）