摘要：介绍了±800kV特高压换流站交流滤波场的滤波过程和原理，并对滤波原理及保护技术原理进行了分析。
关键字：特高压换流站，交流滤波器，滤波原理，保护技术
1 引言
在直流输电系统中，直流控制系统产生谐波，给交流输电系统带来不良影响，且直流控制系统消耗无功功率。因此，在直流系统中应投入交流滤波器。交流滤波器由电容、电抗和电阻串并联组成，根据交流滤波器本身滤除谐波分量的频率大小，交流滤波器有不同的形式，其保护配置也不同[1]。本文以某特高压换流站为例，详尽分析了±800kV特高压换流站的交流滤波场的滤波过程和原理以及保护技术。
2 交流滤波场简介
2.1谐波的产生
换流站的核心是换流器，其相当于一个谐波电流源。谐波电流从换流站变压器的网侧注入交流系统，再从换流站交流母线向交流系统看进去的等值谐波阻抗ZL上产生压降，使换流站交流母线电压发生畸变，影响交直流系统的正常运行。
2.2交流滤波器的分类
在特高压直流输电系统中，交流滤波器主要用来
平衡系统的无功，主要有四种类型，SC，HP3，HP24/36，BP11/BP13，其中SC又分为带阻尼（SC-L）和不带阻尼（SC）。HP为高通滤波器，HP3为滤除三次谐波的交流滤波器；BP为带通滤波器，BP11/13为滤除11次和13次谐波的交流滤波器。
2.3交流滤波器的配置
文中换流站的换流器的脉动数为12，交流侧产生的谐波次数为12k±1（k为正整数），且特征谐波次数越高，其有效值越小。增加整流器脉动数可以有效地消除某些特征次谐波，例如将6脉动增加到12脉动可以有效减少5次和7次谐波电流。
该换流站为“田”字型布置[2]，四大组交流滤波器，每大组装设5小组，共20小组。其中，第一、四大组配置相同，第二、三大组配置相同；第一大组交流滤波器布置为BP11/13、HP24/36型交流滤波器各1组，SC并联电容器组3组；第二大组交流滤波器布置有BP11/13、HP3型交流滤波器各1组，SC并联电容器2组。交流滤波器每组容量为235Mvar，并联电容器每组容量为285Mvar。
3 交流滤波场滤波技术
3.1 HP3型交流滤波器
大量的3次谐波流过中性线对线路危害性巨大。通常，电网中的谐波分量可以表示为
50Hz的电路中，夹杂有150Hz的交流正弦波。电容器和电感器联合组成的HP3型交流滤波器可以滤除3次谐波。
根据RLC串并联的谐振原理，HP3型滤波器由串并联电容组、电抗器、电阻组成的串并联电路，设计出电路中电阻、电抗、电容值的大小，使其满足谐振。并将该滤波器串联在回路里，对三次谐波产生高阻，从而抑制由谐波源产生的三次谐波。
对于某换流站HP3型滤波器，C1电容器组电容值为2.712 ；低压电容C2额定电压应从以下三项要求中选最大者：持续工作电压（基波电压与各次谐波电压的算术和）；按基波和各次谐波的容量之和计算得出值；操作冲击耐受水平US/WL除以4.3。两个单只并联电容值为86.27 ，电容器组电容值21.57 。
3.2 双调谐交流滤波器
双调谐滤波器由串联谐振回路和并联谐振回路串接组成，有两个谐振频率可吸收两个临近频率谐波。两回路有各自的频率阻抗关系谐振点，串接后，又构成了新的频率阻抗关系，产生不同频率的两个谐振点。滤波器的无功为两个回路提供无功量之和，但串接回路中电容器上的电压比加在并联回路中电容器电压大得多，因此无功主要由串联回路中的电容器提供[1]。
3.2.1 双调谐滤波器频率特性分析
如前所述，双调谐滤波器由一个串联谐振电路和一个并联谐振电路串接，若忽略电抗器的电阻和电容器的介质损耗，串联电路阻抗为：
根据谐振以及无功补偿，通常就可以确定双调谐滤波器各元件的参数。
3.2.2 HP24/36型交流滤波器
对于12脉动换流器，通常采用12/24次及24/36次滤波器组合方式。C1、L1、R1构成一个串联谐振电路，而C2、L2构成并联谐振电路。根据上述设计原理，并调整后根据实际应用情况得到电容值如下：C1为2.77 ，C2为14 。
3.2.3 BP11/13型交流滤波器
BP，Band Pass 是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。
4. 交流滤波器保护配置
交流滤波器保护系统不需要设置单独的接地网，同时按照“一点接地”原则。交流滤波器保护主要分为滤波器大组保护和滤波器小组保护。
4.1 滤波器大组保护
滤波器母线差动保护，保护滤波器大组及母线区域内的母线；滤波器母线过电压保护，保护滤波器大组所有设备。
4.2 滤波器小组保护
滤波器小组差动保护，保护滤波器小组内接地、相间故障；电容器不平衡保护，保护滤波器小组高压和低压电容器；零序电流保护，保护滤波器小组内的短路故障；滤波器失谐监视，保护滤波器小组内元件；过流保护，保护滤波器小组；断路器失灵保护，保护滤波器小组；电阻/电抗谐波过负荷保护，保护滤波器小组内的电阻/电抗，避免遭受过大的热应力。
5．总结
本文通过对国内某特高压换流站研究为例，详细介绍了特高压换流站内交流滤波场的不同种类的滤波器的配置方案及相应的参数计算，同时介绍了滤波器保护技术。
参考文献：
[1]李崇. 基于双可控电抗器的双调谐滤波器研究[D]. 南京理工大学，2007..
[2]张前，杨震. ±800kV换流站500kV交流滤波器场布置研究[J]. 河南科技，2014（22）：85-85.
论文作者:贾晨曦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/4/3
标签：滤波器论文; 谐波论文; 谐振论文; 电容器论文; 回路论文; 小组论文; 电容论文; 《电力设备》2018年第29期论文;