摘要：通过对特高压换流站交流波滤器进行现场试验和深入分析，对提高特高压直流电气设备的试验测量精度有非常大的意义。本文首先提出了交流滤波器的设计原则，然后对交流滤波器的现场试验进行了具体阐述，最后分析了接线方式对测量结果的影响。通过试验可以看出，测量结果与接线方式有很大的关系，如果接线方法不规范，就会严重降低测量的精确性，希望本文能给滤波器设备规范化设计提供一定的参考。
关键词：特高压换流站；交流滤波器；现场试验；规范化
一、引言
现阶段，我国的电力行业正在大力发展特高压电网，其在我国电网中的地位日益重要，特高压电网成为全国电网的骨干已成为必然趋势，而且各级电网的自动化和智能化水平也在不断提高，其智能化基础就是特高压电网。特高压直流电比特高压交流电的输电容量大一些，输电距离长一些。而且特高压输电工程还能进行非同步联网，灵活的对输电功率进行控制，有效降低输电工程的成本。正是由于这些优势，特高压直流输电工程才逐渐成为我国电网的骨干网架。
换流器是特高压直流输电工程中的有源器件，它的特征是非线性的。换流器是换流站中的重要谐波源，在换流器正常运行的时候就会产生大量谐波电流进入交流系统，输电媒介是换流变压器。如果不对这一过程进行有效控制，势必会对直流系统造成严重影响，控制谐波的有效措施就是安装滤波器。与常规直流工程相比，特高压直流工程包含更多的谐波含量，而且谐波电压也比前者高，这也就在一定程度上提高了特高压换流站交流滤波器现场试验的难度。
二、特高压换流站交流滤波器设计
交流滤波器是特高压直流工程的重要组成部分，它能对换流器产生的谐波进行有效控制，将系统谐波控制在合理的范围内。而且，交流滤波器还能提供换相需要的无功功率。所以，滤波器的设计应该建立在换流器自身特点和交流系统谐波阻抗等的基础上，能够对系统谐波进行有效控制。换流器和交流系统对无功平衡有很高的要求，这也是滤波器设计方案应该重点考虑的事项。滤波器设计的难点还在于，不同的特高压直流工程在电压等级和负荷形式以及谐波含量上都有各自的特点，需要根据实际需求进行具体设计。
滤波器与交流系统等值谐波的并联阻抗与滤波效果是反比关系，并联阻抗越大，滤波的效果就越小，反之，滤波的效果就越大。需要注意的是，换流器产生的各次谐波电流是无法完全去除的，在这种情况下，交流滤波器的设计就应该将换流母线电压畸变值进行合理控制，并对进入交流系统中的谐波电流进行管控。滤波器设计的性能应该满足以下几点要求：第一，能将产生的谐波控制在合理的范围内。第二，滤波器要能充分满足换流器的无功需求。第三，将发生事故的可能性降至最低。第四，在系统网络发生特殊情况或者交流系统频率发生变化时，滤波器也能正常运行。
三、交流滤波器现场试验分析
对交流滤波器进行现场试验的目的在于检查安装完成后的滤波器各项设备是否与设计方案相符，运行情况是否良好。滤波器现场试验主要包括三个测试内容：
其一是滤波器调谐点试验。只有调谐点达到设计要求，才能保证焦虑滤波器能够正常运行。滤波器的工作效果比如滤除谐波的次数等与调谐点的范围密切相关。在进行测试的时候，应该将对滤波器的各个元件进行整体测试，而且不能让滤波器连接到其他电气回路中。滤波器调谐点试验主要检查的是滤波器分支的谐振频率，这可以通过改变电抗器的电抗值来调节。
其二是滤波器电容器不平衡电流测试。滤波器电容器主要有两种结构，第一种是桥式结构，第二种是两大组并联结构。电流互感器是一种能够测量不平衡电流的重要工具，如果其中一个元件出现问题，熔断的熔丝就会自动将故障元件隔离开来，这个过程会产生微小的不平衡电流，发生故障的元件越多，产生的不平衡电流也就越多，防止小故障发生蔓延，影响整个滤波器的运行。滤波器电容器不平衡保护电流测试是检验滤波器是否能够正常运行的重要测试。测试的主要步骤是，首先将滤波器与其他电器回路分离，然后将调压器从电容器两端测量不平衡电流，测量的电压值应该在额定工作电压值之下。正常情况下的不平衡电流应该在50mA以下。
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其三是元件电气参数测试。这种测试主要是针对交流滤波器的电阻、电抗以及电容三种参数进行测试。测试过程中需要将测量的元件从回路中分离，然后在测试元件上加上试验电压来测量电流。需要试验仪器能够满足电量幅值的要求。测试完毕后做好各个元件电气参数的记录。
在对特高压换流站交流滤波器进行现场试验时，换流站现场难免也有其他正在施工中的项目，而试验必须要利用电源来给试验设备加压，所以，在试验过程中一定要做好相关防护工作，来确保测试人员和设备的安全。进行测试现场前，工作人员应该穿上防护服、戴上安全帽，需要高空作业的人员需要具备高空作业证件，还应戴上安全带。在检查线路是否具有绝缘性时应该做好保护措施，防止人员触电情况发生。试验一旦停止，应该立即切断电源，将现场清理干净。如果特高压直流工程包括PLC滤波器，就需要进行噪声消除试验，如果没有，则不需要进行。
四、现场试验结果的影响因素
现场试验的结果与电路的接线方式关系密切，尤其对不平衡电流测试结果影响甚大。由于不平衡电流的值通常在几十μA之内，滤波器元件的参数也比较小，所以，测量结果的影响因素中还包括电路中的杂散电容。
1.杂散电容对试验结果的影响
当两个导体之间的距离越来越近，尤其是保持平行位置时，就会产生杂散电容。杂散电容不能完全消除，不能完全屏蔽，只能尽量将其影响降至最低。而且在对交流滤波器进行不平衡电流测量时也会产生杂散电容，这也会对试验结果造成较大的影响。通常情况下，测量电路可以接在电容器的任意一侧，靠近测量电路的桥臂与测量电路会相互作用产生杂散电容，其值要比另一侧的杂散电容大很多。测量电路应该对称布置在电容器两端，然后选择一种在电容器下部的接线方式，因为这样能够最大限度减少杂散电容的影响。杂散电容意味着电容器桥臂上的电容值有了些许提高，而测量不平衡电流的作用就是为了检验电容器两侧桥臂的电容不平衡量。
2.测量线路对试验结果的影响
在现场测试时，工作人员应该尽量将线路展开，扩大测量线形成的线圈。经过试验表明，测量得到的不平衡电流值与线圈大小呈反比关系，线圈越小，得到的不平衡电流值就越大。等效电感值与测量回路中的分压值也与线圈大小有关。
3.提高接线方式合理性的建议
根据上文可知，现场试验结果与接线方式有非常密切的关系。现阶段，行业内并没有出台关于交流滤波器现场试验的具体操作标准，所以，试验单位在没有相关规定的前提下，测试的随意性就比较强，试验的结构可能就具有比较大误差。因此，为了最大限度保证测量结果的准确性，一定要注意接线的方式。为了尽量消除杂散电容对试验过程的影响，工作人员应该尽量在被测电容器的正下方安装测量回路。
结束语:
综上所述，特高压直流输电线路在我国电网中的重要性不言而喻，这就在一定程度上增加了工程设计方案以及交流滤波器现场试验的难度。为了确保特高压直流工程的质量能否满足市场的需求，应该严格控制工程设计方案以及现场试验的流程，并加强相关问题的研究。
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论文作者:柴毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/11
标签：滤波器论文; 谐波论文; 测量论文; 电流论文; 特高压论文; 现场论文; 电容论文; 《电力设备》2017年第23期论文;