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摘要： 交流滤波器作为高压直流输电系统的重要组成部分[1]，一方面可以起到滤除谐波的作用，另一方面可以为直流输电系统提供无功功率。交流滤波器保护跳闸故障是直流换流站运行中的典型故障，本文以某换流站一起交流滤波器保护跳闸故障为例，结合故障录波、保护逻辑以及现场电容测量结果的分析，确认了故障点，找出了故障原因，提供了现场检查及故障查找的方法，对直流检修技术提供了新的思路。
关键词： 交流滤波器; 保护跳闸; 故障分析
中图分类号： TM531.5 文献标识码： A
Analysis of Relaying Trip Fault of AC Filter in Convertor Station
WANG Feng， LI Jia-wei， WU Cong-cong， Hu Jie
（State Grid Hubei Electric Power Co.， Ltd. Overhaul Company， Yichang 443000， china）
Abstract： As an important part of the HVDC， AC Filter can filter the harmonic waves as well as provide reactive power for the HVDC. Relaying trip fault of AC filter is a typical fault during the operation of a DC convertor station ， based on a relaying trip fault of AC filter， according to the analysis of fault recorder，protection logic and measurement result of the capacitance，the point of fault and fault cause are found in this paper. A method of checking and tracing fault is also provided as a new mentality of DC overhaul.
Key words： AC filter; relaying trip; fault analysis
1 前言
某换流站双极直流功率由700MW升至800MW运行过程中，5613交流滤波器在自动投入时交流滤波器比例差动保护动作跳闸，结合故障录波、保护逻辑以及现場电容测量结果的分析，确认了故障点，找出了故障原因。
2 5613滤波器介绍
5613滤波器为低通滤波器，调谐次数为11/12.94，其接线图如下图1所示，其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电流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，由于电容器和电抗器的存在，电流流经时能够产生一定的无功功率，达到提供无功的功能[2]。高端电容器组中电容器型号为Phafo7.771/349.7/1，单只容量为18.43uf。电流互感器T4可以监视电容器组的不平衡电流。
3 故障分析
3.1 故障信息
按照国调直流功率调度计划曲线，将双极直流功率由700MW升至800MW运行。在双极直流功率上升过程中，5613交流滤波器比例差动保护动作跳闸。
现场对5613交流滤波器一次设备进行外观检查，未发现明显异常。5613断路器在断开位置，滤波器避雷器F1未动作。
现场对5613交流滤波器保护1、2盘柜进行检查（保护装置为南瑞继保RCS-976交流滤波器保护），发现5613交流滤波器保护装置跳闸红灯亮，显示为5613交流滤波器比例差动保护动作。RCS-921 5613断路器保护三相跳闸红灯亮。
3.2 故障录波分析
查看故障录波器，分析波形情况如下：
（1）比较5613交流滤波器进线电流A、B、C三相电流基本正常。
（2）分别比较A、B、C三相进线电流和末端电流，发现B、C相电流进线电流和末端电流大小相等，方向相反，不存在差动电流;A相末端电流出现了畸变，且幅值偏小，波形中有一段还出现了同相的情况，因而可以判断A相产生了差流。
（3）分别比较A、B、C三相高端电容器不平衡电流，发现5613交流滤波器A相高端存在不平衡电流。
查看交流滤波器保护装置RCS-976第一、二套录波。对比分析5613交流滤波器差动保护用首端CT电流、差动保护用尾端CT电流和高端不平衡保护用尾端CT电流波形，与故障录波装置一致。
从装置录波可以看出A相差动电流明显。且A相高端电容器组出现了较大的不平衡电流。
查阅图纸，5613交流滤波器差动保护用尾端CT电流、电抗器CT电流、高端不平衡保护用尾端CT电流二次回路及电缆相互独立，在二次回路上不存在共用点，从上述电流波形初步分析，可以判断二次回路及保护装置运行情况正常。
3.3 保护动作逻辑分析
交流滤波器稳态比例差动保护动作逻辑：
Id > 0.2Ir+Icdqd Ir≤0.2Ie Id > Kb1[Ir-0.2Ie]+0.04Ie+Icdqd 0.2Ie≤Ir≤Ie Id > 0.75[Ir-Ie]+Kb1[0.8Ie]+0.04Ie+Icdqd Ir >IeIr =max{Itro，Iblq}Id =Ihi +Itro +Iblq
Ie为交流滤波器额定穿越电流，Ihi、Itro、Iblq分别为滤波器的首端电流、穿越电流和避雷器支路电流，Icdqd为稳态比率差动起动定值（定值整定为0.35Ie）， Id为差动电流，Ir为制动电流，Idl为比率制动系数（定值整定为0.5）
通过5613交流滤波器保护装置录波分析，交流滤波器首端A相电流Ihi是1×Ie，A相穿越电流Itro是0.46×Ie，A相差动电流Id是0.6×Ie。
根据公式，可知制动电流取穿越电流，即Ir是0.46×Ie
Id =0.6Ie>0.5×（0.46Ie-0.2Ie）+0.04Ie+0.35Ie=0.52Ie
故满足动作条件，保护动作行为正确。
综上所述，可以初步判断二次设备及保护装置工作正常，动作正确。由于同时交流滤波器高端电容器组A相出现了不平衡电流，分析故障点在交流滤波器高端电容器组上。
3.4 现场电容测量
通过对5613滤波器A相高端电容器组的单只电容量进行测量，发现A相电容器组一只电容器被击穿，更换该电容器后，整臂电容量测量合格。
4 结束语
本文介绍了交流滤波器的工作原理，结合故障录波、保护逻辑以及现场电容测量结果的分析，确认了故障点，找出了故障原因，提供了现场检查及故障查找的方法，对直流检修技术提供了新的思路。
参考文献：
[1]梁天明， 李 豹， 张 蔷，等. 交流滤波器电容器运行情况分析及共性问题探讨[J]. 电力电容器与无功补偿， 2012， 33（6）.
[2]段 涛， 张智勇， 李德建，黄 静. ±500kV换流站交流滤波器组不平衡电流调整新策略[J]. 电力系统保护与控制， 2011， 39（6）：135-139.
收稿日期：2019-04-19
关键词： 交流滤波器; 保护跳闸; 故障分析
中图分类号： TM531.5 文献标识码： A
Analysis of Relaying Trip Fault of AC Filter in Convertor Station
WANG Feng， LI Jia-wei， WU Cong-cong， Hu Jie
（State Grid Hubei Electric Power Co.， Ltd. Overhaul Company， Yichang 443000， china）
Abstract： As an important part of the HVDC， AC Filter can filter the harmonic waves as well as provide reactive power for the HVDC. Relaying trip fault of AC filter is a typical fault during the operation of a DC convertor station ， based on a relaying trip fault of AC filter， according to the analysis of fault recorder，protection logic and measurement result of the capacitance，the point of fault and fault cause are found in this paper. A method of checking and tracing fault is also provided as a new mentality of DC overhaul.
Key words： AC filter; relaying trip; fault analysis
1 前言
某换流站双极直流功率由700MW升至800MW运行过程中，5613交流滤波器在自动投入时交流滤波器比例差动保护动作跳闸，结合故障录波、保护逻辑以及现場电容测量结果的分析，确认了故障点，找出了故障原因。
2 5613滤波器介绍
5613滤波器为低通滤波器，调谐次数为11/12.94，其接线图如下图1所示，其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电流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，由于电容器和电抗器的存在，电流流经时能够产生一定的无功功率，达到提供无功的功能[2]。高端电容器组中电容器型号为Phafo7.771/349.7/1，单只容量为18.43uf。电流互感器T4可以监视电容器组的不平衡电流。
3 故障分析
3.1 故障信息
按照国调直流功率调度计划曲线，将双极直流功率由700MW升至800MW运行。在双极直流功率上升过程中，5613交流滤波器比例差动保护动作跳闸。
现场对5613交流滤波器一次设备进行外观检查，未发现明显异常。5613断路器在断开位置，滤波器避雷器F1未动作。
现场对5613交流滤波器保护1、2盘柜进行检查（保护装置为南瑞继保RCS-976交流滤波器保护），发现5613交流滤波器保护装置跳闸红灯亮，显示为5613交流滤波器比例差动保护动作。RCS-921 5613断路器保护三相跳闸红灯亮。
3.2 故障录波分析
查看故障录波器，分析波形情况如下：
（1）比较5613交流滤波器进线电流A、B、C三相电流基本正常。
（2）分别比较A、B、C三相进线电流和末端电流，发现B、C相电流进线电流和末端电流大小相等，方向相反，不存在差动电流;A相末端电流出现了畸变，且幅值偏小，波形中有一段还出现了同相的情况，因而可以判断A相产生了差流。
（3）分别比较A、B、C三相高端电容器不平衡电流，发现5613交流滤波器A相高端存在不平衡电流。
查看交流滤波器保护装置RCS-976第一、二套录波。对比分析5613交流滤波器差动保护用首端CT电流、差动保护用尾端CT电流和高端不平衡保护用尾端CT电流波形，与故障录波装置一致。
从装置录波可以看出A相差动电流明显。且A相高端电容器组出现了较大的不平衡电流。
查阅图纸，5613交流滤波器差动保护用尾端CT电流、电抗器CT电流、高端不平衡保护用尾端CT电流二次回路及电缆相互独立，在二次回路上不存在共用点，从上述电流波形初步分析，可以判断二次回路及保护装置运行情况正常。
3.3 保护动作逻辑分析
交流滤波器稳态比例差动保护动作逻辑：
Id > 0.2Ir+Icdqd Ir≤0.2Ie Id > Kb1[Ir-0.2Ie]+0.04Ie+Icdqd 0.2Ie≤Ir≤Ie Id > 0.75[Ir-Ie]+Kb1[0.8Ie]+0.04Ie+Icdqd Ir >IeIr =max{Itro，Iblq}Id =Ihi +Itro +Iblq
Ie为交流滤波器额定穿越电流，Ihi、Itro、Iblq分别为滤波器的首端电流、穿越电流和避雷器支路电流，Icdqd为稳态比率差动起动定值（定值整定为0.35Ie）， Id为差动电流，Ir为制动电流，Idl为比率制动系数（定值整定为0.5）
通过5613交流滤波器保护装置录波分析，交流滤波器首端A相电流Ihi是1×Ie，A相穿越电流Itro是0.46×Ie，A相差动电流Id是0.6×Ie。
根据公式，可知制动电流取穿越电流，即Ir是0.46×Ie
Id =0.6Ie>0.5×（0.46Ie-0.2Ie）+0.04Ie+0.35Ie=0.52Ie
故满足动作条件，保护动作行为正确。
综上所述，可以初步判断二次设备及保护装置工作正常，动作正确。由于同时交流滤波器高端电容器组A相出现了不平衡电流，分析故障点在交流滤波器高端电容器组上。
3.4 现场电容测量
通过对5613滤波器A相高端电容器组的单只电容量进行测量，发现A相电容器组一只电容器被击穿，更换该电容器后，整臂电容量测量合格。
4 结束语
本文介绍了交流滤波器的工作原理，结合故障录波、保护逻辑以及现场电容测量结果的分析，确认了故障点，找出了故障原因，提供了现场检查及故障查找的方法，对直流检修技术提供了新的思路。
参考文献：
[1]梁天明， 李 豹， 张 蔷，等. 交流滤波器电容器运行情况分析及共性问题探讨[J]. 电力电容器与无功补偿， 2012， 33（6）.
[2]段 涛， 张智勇， 李德建，黄 静. ±500kV换流站交流滤波器组不平衡电流调整新策略[J]. 电力系统保护与控制， 2011， 39（6）：135-139.
收稿日期：2019-04-19