(云南电网有限责任公司文山供电局)
摘要:在这个经济发展迅猛的环境下，各行业的科技水平也在不断提高，就输电系统而言，现通过直流高压输电，不仅可以大大减少能耗，而且可以远距离传输，在我国应用十分广泛，而且越来越受关注。直流输电系统中最核心的就是交流滤波器。然而在实际应用的过程中，还有很多问题没有解决，因此对相关问题进行讨论，并提出相应的解决措施是很有必要的。
关键词:交流滤波器，电容器不平衡保护，直流输电系统
一、前言
经调查研究发现，有两个问题一直困扰着我国南方地区的直流输电系统的稳定运行，那就是电容器故障率过高和电容器不平衡保护，为解决这一问题，首先要对电容器损坏的原因进行查找与分析，这一重任就落在了运行维护单位。由于其动作可靠性和灵敏性至关重要，不但对设备的安全有着直接的影响，而且交直流输电系统的稳定运行也与其息息相关。所以，此文以南方电网直流输电系统为例，对电容器不平衡保护的各种方法进行比较，然后结合实例分析投入交流滤波器瞬间的涌流对保护的影响及改进措施。
二、我国电网的现状
电网的核心还是电，要论述电网首先就该了解电的发展史，电的运用起始于第二次工业革命，在此之前广为运用的是蒸汽，蒸汽无论是在提供动力方面还是其他方面都是很受用的，然而在第二次工业革命之后，电力很快就取代了蒸汽。在生活中电力被用作动力资源，这样一来电力的应用就非常普遍的，到了一定时期的时候，电可以说是无处不在，无论做什么都离不开电。自那以后，电就成了生活的必需品，照明、做饭、取暖等等都离不开电；在其他方面，例如工厂中，所有机器的转动都离不开电，所以说电的应用无处不在。既然电这么重要，那肯定也是对国计民生有着巨大作用的，它甚至可以直接影响到人们的生活和生产，可想而知，其影响力是有多大。既然电有这么大的影响力，那该怎么将其作用进一步扩大加深呢？随着这个问题的提出，电网就出现了。电网顾名思义就是将电聚集在了一起，组成了一个网一样密集的电力系统，也是由于电网企业这一密集的特性，决定了它属于资源、技术密集性企业。也是这个原因，资产在电网企业的具有很重要的意义。由于种种因素的限制，目前电网企业资产的发展情况并不是很乐观。
三、交流滤波器电容器不平衡保护基本原理
交流滤波器是直流输电系统的核心，而高端电容器又是交流滤波器的核心，由此可见，高端电容器在不平衡保护中的作用非常重大，当然，这是有依据的，大部分的母线电压都由其承受。既然这些电容如此重要，要想直流输电网正常有序的工作，就必须对这些电容器加以保护，通常是采用H 桥接线方式，将事先分配好的4组大小相同的部分连接起来，需要注意的是这4组电容器的电容必须相同，主要是为了防止桥接线上电流流过。直流输电图如图，图1所示。
图1 直流输电图
在交流滤波器高压电容中，桥臂扮演着十分重要的角色，这主要跟它的结构有关，大家都知道，数量相同的若干台电容器通过串并联的方式结合在一起就构成了桥臂，再更进一步，每台电容器的内部构成，是由若干只小电容元件串并联而成，每一个小的电容器元件都有熔丝，它对电容器的保护有着重要意义。当电容器中的某一个元件发生故障时，熔丝会在第一时间熔断，以保护电容器不被烧坏，最常见的故障就是绝缘介质被击穿。交流滤波器控制与保护电路图如图，图2所示。
图2 交流滤波器控制与保护电路图
虽然内部熔丝能够起到保护电容器的作用，但是它只是初级保护，当出现一只电容器内部的同一并联组件损坏数量较多时，会给没有损坏的电容器带来很大的负担，完好的电容器元件要承担超允许范围的高电压，这样一来，这些完好的电容器元器件也会大大缩短寿命，更有甚者，可能会引发雪崩效应；如果当一个桥臂电容器元件发生损坏时，情况就相对比较严重了，首先会引起桥臂电容值发生变化，此处的桥臂是指电容器损坏的桥臂，在正常情况下4个桥臂之间的电流处于平衡状态，只要一个桥臂出问题，就会导致整个平衡状态被打破，那么不平衡电流也就不能被电流互感器检测到，保护系统将会自启动，要么发出报警信号，要么直接跳闸。电容器不平衡保护的基本原理就是如此。
四、常用的电容器不平衡保护方法
4.1电容器桥差过流保护
电容器不平衡保护的方法有很多，最常见的一种是电容器桥差过流保护，这种保护主要是根据桥臂的状态来判断，H型接线的交流滤波器电容器，只要一个电容器单元中的元件击穿或熔丝熔断，状态就会改变，可以根据这种情况来判断电容器的工作情况。
4.2电容器比值不平衡保护
经调查研究发现，当某个桥臂发生电容器故障后，有两个方面的因素会影响到不平衡电流与穿越电流的比值，由于影响因素比较少，因此，可以采用不平衡保护电流与穿越电流的比值为标准，来判断电容器是否发生故障。先确定正常情况下的比值，将故障状态下的比值与此标准值作对比，以确定电容器组可承受的损坏元件的个数，个数确定后，就可以将故障时损坏电容的个数比值确定下来，这个比值就是保护动作的定值。
4.3 电容器不平衡计数保护
前面两种电容器保护的方法原理不同，而电容器不平衡技计数保护的原理跟第一种方法时相同的，也是同一个桥臂上的电容器发生故障，然而这只是理想状态，在实际运行过程中，电容器故障就不是单单出现一个桥臂上，而是在很多桥臂上同时出现，在这种情况下，第一种方法就不太适用了，因为这种情况下，可能没有太大的不平衡电流电流流过互感器，这样一来，前面的两种检测方法就很有可能失效，不能及时的检测出故障，这就留下了很大的安全隐患，电容器随时可能受到极大的损坏。介于这种情况，电容器不平衡计数保护的方法便产生了，目前，我国很多地区都采用了电容器不平衡计数保护的方法，而且效果很显著，近年来，电容器不平衡计数保护的方法已经成为了最主要的保护方法。因为随着穿越电流的不断加大，电容器不平衡电流也会越来越大，如果此时不能及时的采取有效措施，那么不平衡保护误动的概率将会大大增加。
五、小结
综上所述，电容器不平衡保护在直流输电系统中占据这很重要的地位，作为直流输电系统核心的交流滤波器，主要由容器不平衡保护，当然也有其他的保护，但是容器不平衡保护是不可替代的。然而，近几年的实际效果表明，这种保护也有缺陷，主要表现为保护动作正确率不是很高。此文以南方实际工程中电网直流输电系统交流滤波器电容器不平衡保护的应用情况为例，进行了深入的分析研究，经研究发现，电容器不平衡计数保护很不稳定，外界因素对其影响很大，特别是交流滤波器投入瞬间的涌流，会造成很大的干扰。但是此类问题也并不是完全不能结局，在借助 POW 装置后，发现交流滤波器投入瞬间的涌流状况还是能顾被有效的控制。所以可以采取对交流滤波器均配置POW装置的方式，依然把采用电容器不平衡计数保护作放在首要位置，在此基础上配置电容器比值不平衡保护和桥差过流保护作为后备保护，可以更有效的解决好交流滤波器电容器不平衡保护工作。
六、结束语
此文理论结合实际，围绕着交流滤波器电容器这个主题，就其不平衡保护基本原理做了详细的论述，对电容器不平衡保护的方法分别进行了介绍，具体选择哪种方式要以实际情况为准，内容详细，可供参考。
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论文作者:钱永亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
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