高压滤波电容器组不平衡电流保护

1、高压滤波电容器组不平衡电流保护配置及定值问 题1. HVDC高压直流滤波电容器组不明原因跳闸 南方电网 国家电网2. 跳闸时间 高坡、宝安自投运来，肇庆2014年共4次 在雷雨，或者沿线雷雨时3. 措施 改定值 取消保护滤波器结构HVDC 12/24/36次三调谐直流滤波器C1L1L2L3C2C3高压电容器的两种接线方式型接线H型接线电容器不平衡保护整定原则1. 单调谐单调谐滤波器滤波器组允许的失谐组允许的失谐度度 失谐度与电容量偏差：（1）现场调谐并测量（2）计算： 条件下的最大%F1CCChhffCC电容器不平衡保护整定原则2. 完好单元或者内部元件的端电压完好单元或者内部元件的端电压 完

2、整单元的端电压 (1+knorm)UN , knorm =0.05 故障单元或元件的端电压 (1+ke)UN , ke=0.15过压过压倍数倍数最大持续时间最大持续时间说明说明IEC 60871.1-2005DL/T 840-20031.0连续 1.05连续 1.10每24h中12h每24h中8h长期工作电压最高值1.15每24h中30min每24h中30min系统电压调整与波动1.205min5min轻负荷时电压升高1.301min1min轻负荷时电压升高电容器运行中允许的工频过电压水平失谐保护方式的缺陷 H型电容器组的短路分析CCCCCCCCCC43214321NCCCCCCu432143

3、321131CCCCCCIIIIIHH型电容器组的不平衡保护判别式：H型电容器组的短路分析1. C1支路的电容器单元短路支路的电容器单元短路 失谐度： 过电压： 不平衡电流%dNdC234NdC06. 108. 005. 03431dNdUUNu,C,uNdCU15. 32 . 010164. 024dNdIIH型电容器组的短路分析2. C1与与C3支路各有同样数量单元短路支路各有同样数量单元短路 失谐： 过电压： 不平衡电流：NNdCCC0384. 0212NNkkdnormnormU0476. 010IIH型电容器组的短路分析3. C1与与C2支路支路各有同样数量单元短路各有同样数量单元短

4、路 失谐： 过电压： 不平衡电流：NNdCCC0392. 012NNkkdnormnormU0952. 0120II型电容器组的分析CNCCCuBA212BABABABACCCCIIIIII型电容器组的不平衡保护判别式：型电容器组的分析1. 单边单边支路支路有部分电容器单元有部分电容器单元短路短路 失谐度: 过电压： 最大不平衡电流：02. 024dNdC05. 02,dNdUUNu,Fu0196. 02dNdIINdCCC214NkkdnormnormU12型电容器组的分析2. 双边双边支路支路各各有有同样数量同样数量电容器单元电容器单元短路短路 失谐度： 过电压： 不平衡电流CdNdCF,

5、241NdC02. 0102. 02NNkkdnormnormU0952. 0120II两种不同电路的优缺点比较H型电容器组型电容器组型电容器组型电容器组跳闸动作值电容器失谐电容器耐压0196. 02dNdII0164. 024dNdIINNdC0755. 006. 108. 0NNdC0769. 004. 108. 0NNdCU0635. 015. 32 . 01NNdU0952. 005. 11 . 0H型电路的缺点 H型电路单臂单元短路后，不平衡保护的动作值要根据剩余完好元件的过电压水平确定，不平衡保护动作定值低。 保护的抗干扰水平也降低 没有最大限度地利用故障电容器的剩余价值 H型接线

6、的差值电流互感器对地绝缘要求高，成本高接线的优点 低压并联电容器的保护C2的保护元件级故障分析内熔丝型电容器单元内熔丝型电容器单元 完好单元mn元件故障模块短路H型电容器组元件故障分析1. C1支路有支路有m n只元件被只元件被隔离隔离 失谐度： 过电压： 不平衡电流CmnsNmpmnCC3)(4normNeFekdNsdUU2,CCmnsNmpmnII12)(4H型电容器组元件故障分析2. C1与与C3同时出现同样数量同时出现同样数量m n只元件被隔离只元件被隔离 失谐度： 过电压： 允许的故障元件数量CmnsNmpmnCC3)(4eNe,Fe,knsNmNpsnsNmUU)()(pkkme

7、Ce12NpskmneC12H型电容器组元件故障分析3. C1和和C2同时出现同样数量同时出现同样数量m n只元件被隔离只元件被隔离 失谐度： 过电压： 允许的故障元件数量CmnsNmpmnCC)(2eNe,FekmnmsNpsNmnmsNUU222,pkkmeCe1NpskmneC12型电容器组元件故障分析1. A支路支路n个并联模块中各有个并联模块中各有m只元件隔离只元件隔离 失谐度： 过电压： 允许的故障元件数量CmnsNmpmnCC22eNeFekmnmsNpsNmnsNmUU)(,pkkmeCe12sNpkmneC12型电容器组元件故障分析2. A、B两臂各有两臂各有n段并联模块的段

8、并联模块的m只元件隔离只元件隔离 失谐度： 过电压： 允许的故障元件数量CmnsNmpmnCC)(eNeFekmnmsNpsNmnsNmUU)(,pkkmeeC1sNpkmneC1第二部分H型电容器组的保护整定值1. 不平衡不平衡电流的保护跳闸电流的保护跳闸判据判据2. 差值电流的突变量差值电流的突变量检测检测normnormnormnormCCkkkkkII1,3,1min ）（）（）（1 - tttIIIIT 第二部分H型电容器组的保护整定值3. 单元单元平衡平衡故障条件下的保护故障条件下的保护判据判据 条件 记数 判据 2 . 024int1)(NsTDD- tt）（ sNk2kDnor

9、mnormCCt2)33,312min(24/NskTt）（第二部分H型电容器组的保护整定值4. 元件元件平衡平衡故障条件下的保护故障条件下的保护判据判据 条件 记数 判据 2) 1(424sNpkT-sNkt）（2 . 02) 1(4int1)(sNpTEE- tt）（ sNpkp,kkEeCeeCt1421min第二部分型接线直流滤波器定值1. 不平衡电流动作值不平衡电流动作值2. 差值电流增量差值电流增量检测检测normnormCCkkII2,1min ）（）（1- tttIIIIT型接线直流滤波器定值3. 单元级故障检测单元级故障检测 条件： 记数： 判据： 14NskTt 14Nsk

10、Tt2 . 012int1NsTDD- tAtA）（）（ 14NskTt2 . 012int1NsTDD- tBtB）（）（DDtA）（DDtB）（DDDtBtA）（）（sNkkDnormnormCC21212min(），型接线直流滤波器定值4. 元件级故障检测元件级故障检测 条件： 记数： 判据： 114/14/sNpkTsNkt 0tT 2 . 0114int)()(sNpTEEttAtA 2 . 0112int)()(sNpTEEttBtB 0tTEEtA)(EEtB)(EEEtBtA)()(sN2pkEeC1故障分析电容器组及单元结构 型接线 单元内部各有3串(s=3)，21并（p=2

11、1）元件。 单臂支路各有52(N=52)个单元串联，现有的保护设置1. 动态段动态段判据判据 t-1时刻已有10个元件的熔丝熔断(n=1,m=10),在t时刻第11个元件故障短路时(d=1)的不平衡电流突变量 mst %,iiiidelay800845.427 . 0/1- ttiiiiii）（）（）（现有的保护设置2. 静静态段态段判据判据 假定某一电容器单元短路（d=3）时的不平衡电流 作为整定值。mst %,iidelay800961.677 . 0/）（ii动作录波 2014年10月3日，雨允许短路的数量 按照电容量偏差计算 6模块=两个单元 短路 现场试验证实，在单侧6个单元短路的条件下，滤波器调谐频率的失谐度为1%。65232120.02210.022sNdCCCA%2c允许短路的数量 按照单元电容器过电压7模块=2单元+1模块normnormddkkdsNdIICAU22normNuukdNsdUU,42. 752311.050.05sNkkdnormnormUCA允许短路的数量 各种短路条件下的计算结果d（模块）（模块）10.3215%0.645%20