摘要：直流滤波器电容器不平衡保护多次动作导致滤波器发生跳闸，导致直流系统可用直流滤波器数量减少，直接影响直流系统安全稳定运行。对直流滤波器电容器不平衡保护多次跳闸原因分析对直流输电系统的稳定运行有着重要意义。
关键词：不平衡保护跳闸、投跳闸
一、故障情况介绍
换流站极1 Z11直流滤波器不平衡保护跳闸段动作，切除该组直流滤波器。经现场检查确认一次设备完好后，试投Z11，不平衡保护再次动作，切除了该组滤波器。在此之前，该组滤波器多次因电容器不平衡保护动作切除滤波器。
1.直流滤波器结构
直流滤波器接线图如图1所示。
常规直流输电系统为12脉动桥，在直流侧的特征谐波为12n次。因此，在直流工程中，每站每极各配置1组12/24次和12/36次直流滤波器组。因此对直流每极有4组直流滤波器，
二、故障分析
1.直流滤波器不平衡保护配置
直流滤波器不平衡保护是用于保护滤波器电容器组设备，防止电容器发生雪崩击穿。该保护检测T4（总支路电流）和T2（不平衡电流）。
当T2>0.0020*T4+Iadjust，表示单支电容器内部一个电容群组故障，2分钟后报警；
当T2>0.0062*T4+Iadjust，表示单支电容器故障，2小时后跳闸；
当T2>0.0125*T4+Iadjust，表示两支电容器故障，750ms报警，1秒后跳闸；
其中Iadjust为直流滤波器固有不平衡电流，用来补偿C1电容器四个桥臂之间的固有不平衡，一般设为50mA。
2.现场检查情况
（1）测量电容值
运维单位对极1 Z11直流滤波器全部162支电容器进行了电容值的测量，所有单支电容器电容值均未超标，且没有发现电容器有变形及漏油情况发生。对电容器4个桥臂的整臂电容值进行了测量，4个桥臂的电容值完全对称。
（2）检查光CT
在控制系统P1PCPA1/B1主机检查SG101板监视P1-Z11光CT各运行参数正常，表明光CT电流测量回路工作正常。
（3）更换备品电容
利用备品，对极1 Z11直流滤波器上的16支电容进行更换。
（4）测量电容器并联电阻值
考虑到直流电容器利用内部并联电阻均压，内部并联电阻的好坏对电容器的正常运行十分关键。对更换下来的16支电容器进行电阻值的测量，结果未见异常。
3.现场测试情况
通过在换流站现场对极1 Z11直流滤波器进行了各种工况下的注流试验。具体情况如下：
1. 稳态工况测试
极1 Z11直流滤波器在注入稳态参数合格，谐振点正确。具体数据如下：
2.暂态工况测试（在L1支路上串联5欧姆电阻，有振荡）
上图为14:43:14在Z11上注入600Hz、峰值为15A的谐波电流时，在不平衡电流支路上出现了600Hz、峰值为24mA左右的暂态振荡电流，该电流持续时间超过1.8s。
在L1支路上串联5欧姆电阻后，共计进行了9次暂态试验，出现的最大不平衡电流为24mA。串联该电阻将降低直流滤波器的品质因素，造成滤波性能下降。
三、分析结论
直流滤波器电容器不平衡保护动作时记录的不平衡电流以及在注流测试中出现的不平衡支路上的振荡电流均在暂态情况下存在，幅值（有效值）在120-200mA之间，1-2s后衰减。在稳态工况下，不平衡电流仅几个毫安。
可以得出直流滤波器电容器不平衡保护动作的原因是不平衡支路上的确存在不明原因的暂态振荡电流。该振荡电流可能是由C1电容器桥臂上的杂散电容和杂散电感引起。
这种暂态振荡幅值仅为几百毫安级，不会对滤波器一次设备造成任何影响。直流电容器内部存在均压电阻。直流电容器的均压不取决于电容值，而是取决于电阻值。当发生个别电容器故障或内部熔丝动作的情况下，剩余的健康电容器的均压不会改变。因此，直流滤波器电容器不存在与交流滤波器电容器类似的雪崩击穿的风险。
四、 改进措施
考虑到直流滤波器电容器不平衡保护工程设计的历史背景和功能定位，同时考虑到在特高压向上直流工程中该保护已经设为只报警、不跳闸的情况，为确保直流输电系统安全稳定运行，将换流站极1Z11直流滤波器的电容器保护暂改为与向上工程一致，即只报警、不跳闸。其中报警段定值不变（1支电容器故障），延时设为10s。为加强动态监测，保护内置故障录波在1支电容器故障、750ms后启动录波（极1和极2联动录波）。
作者简介
佘明锐（1982-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。
丁杰峰（1984-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。
王 抗（1984-），男，工程师，从事直流换流站运维检修工作。
论文作者:佘明锐,丁杰峰,王抗
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/9
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