关键词：调相机 基波幅值
简述
2019年02月12日13:10:00某换流站四阀组同时发生换相失败,读取现场故障录波、励磁调节器波形，调相机动作概况如下：
1）故障发生时，系统电压发生突降，最低跌至约460kV。故障发生约100ms后，系统电压恢复。
2）故障发生50ms后,1、2号调相机的总体无功出力达到最大，约301MVar。其中1号机最大无功154MVar,2号调相机无功147Mvar，两台机出力相当。
3）之后随着系统电压的升高，1、2号调相机无功出力开始减小。
两台调相机的机端电压、定子电流、励磁电流、无功功率以及系统电压波形如图1、图2所示。系统电压跌落到最低点时，调相机无功出力达到峰值。
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下面分析故障阶段电压波形。（以1号机为例）
故障前，主变高压侧电压ABC三相相电压有效值约为297kV，总谐波畸变率均小于2%。如图3所示。
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图3
在故障期间，主变高压侧电压发生畸变，如图4所示。A相电压基波有效值最低至283kV，总谐波畸变率为15.8%，B相电压基波有效值最低至262kV，总谐波畸变率为17.6%，C相电压基波有效值最低至254kV，总谐波畸变率高达26%。可以看出高压侧C相电压畸变最严重，B相其次，A相畸变最小。
经过主变后，故障期间发电机机端A相电压有效值约为10.7kV，总谐波畸变率为6.8%，机端B相电压有效值约为10.1kV，总谐波畸变率为13.6%，机端C相电压有效值约为10.6kV，总谐波畸变率为10.8%。可以看出机端电压波形畸变B相最严重，C相电压次之，A相畸变最小。
但是，由于是远端短路，而且经过线路和主变的阻抗，所以调相机的三相机端电压幅值相差并不大。
下面分析故障阶段电流波形。
由于主变为YD11接线，因此机端电流可以经过高压侧电流折算到低压侧电流（内部角接电流）相减得到。机端电流A相为Ia-Ib,机端电流B相为Ib-Ic,机端电流C相为Ic-Ia。根据波形计算(图5)，可以看出机端电流与高压侧折算电流波形完全一致。
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图5
进一步分析调相机机端电流，如图6所示，可以看出故障期间主变高压侧电流BC相明显高于A相，A相87A，B相201A，C相214A。而机端电流B相明显高于AC两相，机端电流基波幅值约为A相3500A，B相6300A，C相3900A。因此AC相无功会明显低于B相无功。
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图6
故障期间，机端各相电压、电流相差不同，导致各相的功率因数不同。A、C两相无功达到峰值的时间均是故障后50ms，此时A相视在功率为46.9MVA，无功功率为46.8MVar，C相视在功率为51.0 MVA，无功功率为36.1MVar。A相视在功率小于C相视在功率，这与A相电流基波幅值小于C相基波幅值一致。但是A相和C相功率因数不同，导致A相最大无功大于C相最大无功。
2号机与1号机波形类似。
因此，全站A相无功峰值约90MVar,C相无功峰值约70MVar。
结论:
综上，本次故障持续时间较短（小于100ms），励磁系统已开始快速调节，但主要依靠调相机本身的次暂态特性进行无功快速支撑。
由于机端电压变化不大，故障期间调相机各相的瞬时无功出力主要取决于各相的故障电流波形。而故障期间三相电流波形发生畸变，且基波幅值和相角三相不对称，因此产生了三相无功峰值不相等的现象。
本次故障期间，调相机正确响应。总无功在故障后50ms达到峰值，约301MVar，对系统电压恢复起到了积极作用。
论文作者:马惠晟,
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/8