一起交流滤波器不平衡保护跳闸事故分析

朱映锦

（国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏 南京210000）

特高压输电工程输送容量大、输送距离远、效率高、损耗低等特点完全能解决我国自然资源分布不均带来的问题。特高压直流较特高压交流更具有线路造价低、可实现非同期电网互联、调节速度快、节约线路走廊等优势，故近几年我国大力推进特高压直流工程的建设与发展。截止2020 年，我国已有25 条在运特高压线路（10 交15 直），交直流的融合构成输电骨干网架。

然而，特高压直流工程也有其不足之处，如无功功率消耗大、交直流侧均产生谐波影响等。为了消除抑制谐波、提供直流系统无功消耗以及稳定交流系统母线电压等需求，换流站必须配备足够数量的交流滤波器来滤除交流侧谐波以及补偿直流满功率下的无功需求。

2020 年8 月，泰州换流站1000kV 交流滤波器T613 发生H1 桥不平衡保护跳闸事故。本文就该起跳闸事故的原因、处理过程及后续运行维护方案进行阐述和分析。

1 泰州换流站情况介绍

±800kV 锡盟-泰州直流输电工程是一条连接我国西部煤电基地和东部负荷中心的能源大通道，是加快推进大气污染防治行动计划12 条重点输电通道之一。该工程起于内蒙古锡盟换流站，止于江苏泰州换流站，泰州换流站位于泰州兴化市。泰州换流站位处河网密布、纵横交织的里下河地区，四季分明且鸟类繁多。

2 泰州换流站交流滤波器配置

因为泰州换流站采用分层接入技术（即高低端分别接入500kV、1000kV 交流电网），所以1000kV 侧配置10 组交流滤波器/并联电容器，500kV 侧配置14 组交流滤波器/并联电容器。因此次跳闸事故发生于1000kV 交流滤波器内，故不再对500kV侧交流滤波器/并联电容器配置情况展开介绍。1000kV 侧交流滤波器/并联电容器包含：HP12/24 ACF 交流滤波器6 组，每组容量为350Mvar；SC 并联电容器4 组，每组容量为315Mvar。1000kV 侧两种交流滤波器/并联电容器结构图如图1 所示。

3 跳闸故障概述及现场检查

3.1 概述

2020 年8 月13 日13 时46 分，泰州换流站监控后台报T613 交流滤波器H1 桥C 相不平衡保护双套保护动作跳闸，T613 开关跳开并锁定，T621 交流滤波器自动投入运行。故障发生时，泰州站双极四换流器降压640kV 大地回线运行，输送功率1820MW。故障发生时，站内无操作，无其他异常。故障时主要事件记录为：“1000kV 第一大组交流滤波器保护A/B：T613ACF H1 桥A 相不平衡保护跳闸_启动”、“1000kV 第一大组交流滤波器保护A/B：T613ACF H1 桥A 相不平衡保护跳闸_动作”。

图1 1000kV 侧交流滤波器/并联电容器结构图

图2 电容器塔下残骸

3.2 现场检查情况

图3 塔上放电情况

故障发生后，现场检查围栏内C1 高压电容器高压塔下共发现两只死鸟，电容器高压塔正下方有一只完整死鸟和半只死鸟残骸，电容器高压塔左测地上散落半只死鸟的残骸，如图2 所示。申请转检修后，人员进入围栏内检查发现电容器上局部有喷溅的血迹且有两处放电痕迹，一处位于第二层电容器上表面，另一处则位于第三层电容器下方的钢构上如图3 所示。初步判断为鸟害引起的跳闸。

4 跳闸故障处理分析及处理

4.1 保护动作行为分析

1000kV 交流滤波器T613 类型为HP12/24，其不平衡保护的不平衡系数计算公式为：kunb= Iunb÷Iw。

其H1 桥不平衡保护动作结果分为三段：

Ⅰ段：当 kunb＞ 0.00068时，延时10s 报警；

Ⅱ段：当 kunb＞ 0.001597时，延时7200s 跳闸；

Ⅲ段：当 kunb＞0.001922时，延时20ms 跳闸。

检查故障时的保护A 系统内置故障录波波形，如图4 所示。故障前，A 相尾端电流IW有效值约为192A，根据保护定值，不平衡电流大于0.369A 时满足保护动作条件。由波形可见，不平衡电流大于0.369A 约20ms 后，保护A 系统H1 桥不平衡保护动作动作出口，正确动作。

检查故障时的保护B 系统内置故障录波波形，同样满足定值要求，正确动作。考虑到保护A、B 系统不平衡电流值采自光CT 不同测点，因而判断采样正确、保护正确动作。

4.2 故障原因分析

故障前T613 交流滤波器各项数据正常。该电容器塔为桂容生产的HP12/24 高压电容器塔，为双H 桥串联结构，其中高压塔12 层、2 并72 串接线，低压塔11 层、2 并66 串结构。现场测量情况如下图所示，下层电容器与上层构架的放电点间距离约为35cm、层间电压约为27.6kV（理论计算值），两只鸟的身长约27cm、翼展约34cm，略小于放电间距。

根据上述情况综合分析，该次事故的发生过程为：在一只鸟停留在下层电容器表面时，另一只鸟飞入电容器层间，并触碰到上层构架及停留的鸟，从而导致电容器塔发生层间短路放电，随后飞入的鸟被电爆炸并散落到塔下，停留的鸟则相对完整并掉落在塔下。电容器层间放电后，两套交流滤波器H1 桥不平衡保护正确动作并跳开T613 开关。

4.3 现场处理情况

现场对该塔正面的所有电容器进行放电后，对放电所涉及的电容器、桥臂、电容器极柱绝缘进线测量。测量结果均正常。4个桥臂电容值测量结果A1 为1.96μF、A2 为1.96μF、B1 为1.96μF、B2 为1.96μF，电容器组桥臂不平衡度为0%。故此次鸟害未对电容器塔内设备造成伤害。

5 结论

此次事件是由于两只飞鸟进入电容器塔导致的电容器层间放电故障，1000kV 交流滤波器T613 H1 桥C 相不平衡保护动作正确动作跳闸。泰州换流站地处里下河地区，环境适宜飞禽类动物居住，三个月内连续两次鸟害导致交流滤波器不平衡保护动作跳闸, 虽然配备多种驱鸟方式，但由于滤波器电容器较高、驱鸟装置驱鸟范围限制等，驱鸟效果并不显著。站内仍需继续升级、扩展站内驱鸟装置来降低鸟害跳闸概率、减少鸟害对设备造成的伤害。

图4 故障录波波形