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高压直流输电用交流滤波电容器组的设计
查看:273  发布日期:2017-11-16 9:28:41
一、内容简介  

文章主要阐述了高压直流输电换流站用交流滤波电容器组的关键技术,根据滤波需求及无功容量需求,计算得到滤波器电容器组的参数;根据绝缘配合、电场分布、及结构抗震等计算结果,得到电容器组单元参数及电容器组布置方案;并根据电容器组结构,提出滤波器组的不平衡保护方案。并以富宁换流站的交流滤波器电容器为例,验证了设计的合理性。目前,富宁换流站交流滤波器电容器组已投入运行,滤波及无功补偿效果良好。



 

 二、主要内容  

引言

随着直流输电发展加快,特别是近年来随着向上、锦苏、哈郑、溪浙等特高压直流工程相继投运,直流输电技术也在突飞猛进。直流输电滤波电容器技术难度相对于普通并联无功补偿电容器较高,本文主要分析研究直流输电用交流滤波电容器组的关键技术问题,结合直流输电用交流滤波电容器的技术规范和以往直流输电工程中滤波电容器组的设计经验,分析了滤波电容器的绝缘配合问题、电场分布、电容器组保护、抗震等问题,希望有助于直流输电用滤波电容器组的研发和设计。


1.交流滤波器设计原则

高压直流换流器在换相过程中消耗无功功率并产生谐波,因此交流滤波器应满足:1)滤除交流谐波,控制系统谐波在可接受的范围内;2)向系统提供无功功率,补偿换流器换相过程中消耗的无功功率。

交流滤波器的设计应使换流站交流母线上的谐波畸变限制在规定的范围内,至少包括两种工况:1)从最小负荷至额定工况运行,任一分组交流滤波器退出运行,应能满足谐波干扰标准要求;2)过负荷及降压运行,全部交流滤波器(包括备用交流滤波器)投入运行,应能满足谐波干扰标准要求。


2.电容器参数

3.绝缘配合问题研究

4.电场分布研究

换流站交流滤波电容器组的电压都很高,设备产生电晕的可能性急剧提高,因此在设备投入电力系统运行之前对其进行电场分析,考察其电场强度的大小,以及能否产生可见电晕成为设计过程中必不可少一个方面。得益于CAD/CAE软件快速发展并获得广泛的应用,可利用电场仿真计算软件对高压直流输电用交流滤波电容器组进行电场分布分析。


5.电容器组保护研究

目前,高压直流输电交流滤波器高压电容器组C1内部故障不平衡保护方案主要采用的是H型(桥差电流不平衡保护)接线,保护一般设置三段,I段为报警段,II段为延时段,一般动作时间2小时,III段为立即跳闸段,动作时间一般为100ms,保护定值的设定与故障段完好元件承受的过电压水平有关。根据电容器的参数计算得到电容器损坏的元件个数与剩余元件的过电压倍数以及不平衡的电流比值及不平衡电流。


6.结构抗震研究

高压直流输电用交流滤波电容器组的电容器的数量较多,整个塔架高度较高,所以塔架在风载、地震载荷下的结构强度问题,需要深入的研究。塔架层间的绝缘子属于脆性材料,需选用高强瓷,随着等静压法(干法成型)绝缘子技术的成熟,使采用高强瓷绝缘子成为可能。


 结束语  

通过合理的优化电容器组每层均压环的结构,可以有效降低电容器组各部件的表面电场分布,使其在最大连续工作电压下不发生电晕;电容器组采用H型(桥差电流不平衡保护)接线,保护受干扰小,精确度高,电容器单元采用内熔丝保护;桥差电流不平衡保护按三段式考虑,当元件过电压倍数为1.3左右时,启动告警;当1.4左右时启动报警和延迟2小时跳闸;当1.6左右时立即跳闸。这样可以保证设备安全;电容器组层间绝缘子采用等静压法工艺,材料采用高强瓷,使高压直流输电滤波电容器组塔架结构进一步增强。抗震计算表明,塔架式结构完全满足抗震要求。

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