一起交流濾波器不平衡保護跳閘事故分析

朱映錦

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京210000）

特高壓輸電工程輸送容量大、輸送距離遠、效率高、損耗低等特點完全能解決我國自然資源分布不均帶來的問題。特高壓直流較特高壓交流更具有線路造價低、可實現(xiàn)非同期電網(wǎng)互聯(lián)、調(diào)節(jié)速度快、節(jié)約線路走廊等優(yōu)勢，故近幾年我國大力推進特高壓直流工程的建設(shè)與發(fā)展。截止2020 年，我國已有25 條在運特高壓線路（10 交15 直），交直流的融合構(gòu)成輸電骨干網(wǎng)架。

然而，特高壓直流工程也有其不足之處，如無功功率消耗大、交直流側(cè)均產(chǎn)生諧波影響等。為了消除抑制諧波、提供直流系統(tǒng)無功消耗以及穩(wěn)定交流系統(tǒng)母線電壓等需求，換流站必須配備足夠數(shù)量的交流濾波器來濾除交流側(cè)諧波以及補償直流滿功率下的無功需求。

2020 年8 月，泰州換流站1000kV 交流濾波器T613 發(fā)生H1 橋不平衡保護跳閘事故。本文就該起跳閘事故的原因、處理過程及后續(xù)運行維護方案進行闡述和分析。

1 泰州換流站情況介紹

±800kV 錫盟-泰州直流輸電工程是一條連接我國西部煤電基地和東部負荷中心的能源大通道，是加快推進大氣污染防治行動計劃12 條重點輸電通道之一。該工程起于內(nèi)蒙古錫盟換流站，止于江蘇泰州換流站，泰州換流站位于泰州興化市。泰州換流站位處河網(wǎng)密布、縱橫交織的里下河地區(qū)，四季分明且鳥類繁多。

2 泰州換流站交流濾波器配置

因為泰州換流站采用分層接入技術(shù)（即高低端分別接入500kV、1000kV 交流電網(wǎng)），所以1000kV 側(cè)配置10 組交流濾波器/并聯(lián)電容器，500kV 側(cè)配置14 組交流濾波器/并聯(lián)電容器。因此次跳閘事故發(fā)生于1000kV 交流濾波器內(nèi)，故不再對500kV側(cè)交流濾波器/并聯(lián)電容器配置情況展開介紹。1000kV 側(cè)交流濾波器/并聯(lián)電容器包含：HP12/24 ACF 交流濾波器6 組，每組容量為350Mvar；SC 并聯(lián)電容器4 組，每組容量為315Mvar。1000kV 側(cè)兩種交流濾波器/并聯(lián)電容器結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

3 跳閘故障概述及現(xiàn)場檢查

3.1 概述

2020 年8 月13 日13 時46 分，泰州換流站監(jiān)控后臺報T613 交流濾波器H1 橋C 相不平衡保護雙套保護動作跳閘，T613 開關(guān)跳開并鎖定，T621 交流濾波器自動投入運行。故障發(fā)生時，泰州站雙極四換流器降壓640kV 大地回線運行，輸送功率1820MW。故障發(fā)生時，站內(nèi)無操作，無其他異常。故障時主要事件記錄為：“1000kV 第一大組交流濾波器保護A/B：T613ACF H1 橋A 相不平衡保護跳閘_啟動”、“1000kV 第一大組交流濾波器保護A/B：T613ACF H1 橋A 相不平衡保護跳閘_動作”。

圖1 1000kV 側(cè)交流濾波器/并聯(lián)電容器結(jié)構(gòu)圖

圖2 電容器塔下殘骸

3.2 現(xiàn)場檢查情況

圖3 塔上放電情況

故障發(fā)生后，現(xiàn)場檢查圍欄內(nèi)C1 高壓電容器高壓塔下共發(fā)現(xiàn)兩只死鳥，電容器高壓塔正下方有一只完整死鳥和半只死鳥殘骸，電容器高壓塔左測地上散落半只死鳥的殘骸，如圖2 所示。申請轉(zhuǎn)檢修后，人員進入圍欄內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)電容器上局部有噴濺的血跡且有兩處放電痕跡，一處位于第二層電容器上表面，另一處則位于第三層電容器下方的鋼構(gòu)上如圖3 所示。初步判斷為鳥害引起的跳閘。

4 跳閘故障處理分析及處理

4.1 保護動作行為分析

1000kV 交流濾波器T613 類型為HP12/24，其不平衡保護的不平衡系數(shù)計算公式為：kunb= Iunb÷Iw。

其H1 橋不平衡保護動作結(jié)果分為三段：

Ⅰ段：當(dāng) kunb＞ 0.00068時，延時10s 報警；

Ⅱ段：當(dāng) kunb＞ 0.001597時，延時7200s 跳閘；

Ⅲ段：當(dāng) kunb＞0.001922時，延時20ms 跳閘。

檢查故障時的保護A 系統(tǒng)內(nèi)置故障錄波波形，如圖4 所示。故障前，A 相尾端電流IW有效值約為192A，根據(jù)保護定值，不平衡電流大于0.369A 時滿足保護動作條件。由波形可見，不平衡電流大于0.369A 約20ms 后，保護A 系統(tǒng)H1 橋不平衡保護動作動作出口，正確動作。

檢查故障時的保護B 系統(tǒng)內(nèi)置故障錄波波形，同樣滿足定值要求，正確動作。考慮到保護A、B 系統(tǒng)不平衡電流值采自光CT 不同測點，因而判斷采樣正確、保護正確動作。

4.2 故障原因分析

故障前T613 交流濾波器各項數(shù)據(jù)正常。該電容器塔為桂容生產(chǎn)的HP12/24 高壓電容器塔，為雙H 橋串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中高壓塔12 層、2 并72 串接線，低壓塔11 層、2 并66 串結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場測量情況如下圖所示，下層電容器與上層構(gòu)架的放電點間距離約為35cm、層間電壓約為27.6kV（理論計算值），兩只鳥的身長約27cm、翼展約34cm，略小于放電間距。

根據(jù)上述情況綜合分析，該次事故的發(fā)生過程為：在一只鳥停留在下層電容器表面時，另一只鳥飛入電容器層間，并觸碰到上層構(gòu)架及停留的鳥，從而導(dǎo)致電容器塔發(fā)生層間短路放電，隨后飛入的鳥被電爆炸并散落到塔下，停留的鳥則相對完整并掉落在塔下。電容器層間放電后，兩套交流濾波器H1 橋不平衡保護正確動作并跳開T613 開關(guān)。

4.3 現(xiàn)場處理情況

現(xiàn)場對該塔正面的所有電容器進行放電后，對放電所涉及的電容器、橋臂、電容器極柱絕緣進線測量。測量結(jié)果均正常。4個橋臂電容值測量結(jié)果A1 為1.96μF、A2 為1.96μF、B1 為1.96μF、B2 為1.96μF，電容器組橋臂不平衡度為0%。故此次鳥害未對電容器塔內(nèi)設(shè)備造成傷害。

5 結(jié)論

此次事件是由于兩只飛鳥進入電容器塔導(dǎo)致的電容器層間放電故障，1000kV 交流濾波器T613 H1 橋C 相不平衡保護動作正確動作跳閘。泰州換流站地處里下河地區(qū)，環(huán)境適宜飛禽類動物居住，三個月內(nèi)連續(xù)兩次鳥害導(dǎo)致交流濾波器不平衡保護動作跳閘, 雖然配備多種驅(qū)鳥方式，但由于濾波器電容器較高、驅(qū)鳥裝置驅(qū)鳥范圍限制等，驅(qū)鳥效果并不顯著。站內(nèi)仍需繼續(xù)升級、擴展站內(nèi)驅(qū)鳥裝置來降低鳥害跳閘概率、減少鳥害對設(shè)備造成的傷害。

圖4 故障錄波波形