陈哲
国网蒙东检修公司±500kV伊敏换流站 内蒙古自治区 呼伦贝尔市 021000
摘要：随着我国工业化进程的推进，电力事业得到了迅猛发展，电力系统的规模也在不断地扩大的今天，直流系统换流器设备运行过程会产生大量的谐波和消耗大量无功功率，所以换流站中需要配置多组交流滤波器来实现滤波和无功补偿作用，而直流传输功率的频繁调节，使交流滤波器多次投退，造成电容器故障多发。
关键词：换流站；交流滤波器；电容器异常；改善
引言
在我国城市化进程不断深入，人民生活水平不断提高的今天，在高压直流输电系统中，由于换流阀由开关器件构成，会在交流侧产生大量的谐波，会对电网的输电品质及现场的通信设备造成极大危害，这就需要在交流侧接入滤波器滤除特征谐波;同时，换流器在运行过程中需要消耗换流容量40%～60%的无功，这也需要交流滤波器来提供。
1交、直流滤波器电容器基本结构
直流换流站交、直流滤波器的基本原理是通过电抗器、电容器和电阻器的不同组合致使某次谐波流经它时所呈现的阻抗很小，从而将谐波电流导出系统，达到滤除谐波的功能，同时对于交流滤波器而言，由于电容器，电抗的存在，电流流经时能够产生一定的无功功率，达到提供无功的功能。交、直流滤波器的电容器通过串、并联结构形成电容器组，用以分担交、直流电压，单台电容器由多个电容器元件串并联而成。单个电容元件与熔丝串联(换流站交、直流滤波器使用的电容器一般都有内熔丝，但也有少量电容器无内熔丝)，多个电容元件并联成一个电容元件组，然后几个电容元件组串联，构成需要的电容器。对于交流滤波器电容器而言，电容器内部并联有一个放电电阻，用于电容元件的放电，对于直流滤波器电容器而言，由于直流滤波器电容器主要承受的是直流电压，因此为确保每个电容器均匀分压，直流滤波器电容器每个并联电容元件组上都并联有一个均压电阻，电容器生产工艺流程一般包括电容元件绕制、打包、装箱、真浸、试验和喷漆等步骤。
2换流站交流滤波器电容器异常分析
2.1单支电容器内部元件故障
当单支电容器内部一个电容元件发生故障时，如果故障元件的内熔丝有效熔断，则故障隔离的元件数ｋ为个位数量级，即使内熔丝未能熔断，造成单支电容器（如内部元件为４串１４并）内元件其中一并联部分短路，故障隔离的元件数ｋ为14，不平衡电流10相对较小，如果及时发现Ｃ１不平衡告警，在未到达跳闸条件前开展停电检查处理，可以避免跳闸事故，若未能及时发现，剩余的完好的电容器元件将承受更高的电压，可能会引起雪崩效应，最终导致跳闸。
2.2电容器套管头发热
原因可能有：a）夹线垫圈螺栓未拧紧；b）电容器连接线线径偏小，载流量不够；c）软线没有夹在夹线垫圈线沟内，被夹在夹线垫圈平面上。处理方法分别为：a）使用力矩扳手按规定力矩拧紧，24 h后再次使用相同力矩再次紧固；b）联系厂家设计人员确定载流量是否合适，更换电容器连接线；c）重新夹紧软线，软线必须保证全部在夹线垫圈线沟内，夹线垫圈夹紧后仍有一定缝隙。
2.3电容器内熔丝性能不稳定
由于交、直流滤波器投切时，交、直流滤波器不可避免的要承受较大的冲击。对于单个电容器而言，如果其内部一个或少数几个电容元件故障，内熔丝及时熔断，将故障电容元件隔离，电容器仍可以继续运行。但是通过对容值超标的滤波器电容器进行解剖发现，部分电容器内熔丝性能不稳定，无法有效隔离故障电容元件，主要包括以下两种情况:一是受到冲击时，电容器内部一个并联电容元件组全部内熔丝熔断，导致电容器出现开路，电容器容值变为零。二是受到冲击时，某个电容元件被击穿，内熔丝没有及时熔断，导致一个并联电容元件组全部被短路，电容器容值变大，超出容许范围，。
上述两种情况将导致交流滤波器电容器组不平衡电流增大，超过保护定值，不平衡保护动作，交流滤波器跳闸退出运行。
3换流站交流滤波器电容器异常的改善
3.1优化电容器内部设计
通过优化电容器内部设计，降低电容器的内部温升，使自由基活性降低，杂质离子的催化作用减弱，可以延缓电容器内部的绝缘老化。同时在目前的工艺水平下，适当降低电容器内部场强，电容器内部场强宜控制在57 kV/mm以下。
3.2改善操作和运行方式
1）在对线路负载进行停送电操作时，电力电容器组必须遵循“先断后合”的操作原则，而各路负载出线应按照“先合后断”的操作原则，不可以随便更改操作顺序。2）电力电容器恢复运行时应保证具有充足的放电时间。电容器组应尽量减少频繁投切；必须按照规程的规定确保电容器组充分放电才可以进行下次合闸操作；若保护装置动作跳开了故障电容器组，不可在故障原因查明之前，再次投入电容器组，以防事故范围扩大。3）为避免高次谐波对电力电容器组造成影响，应根据具体使用场所合理选择电抗率，以有效抑制高次谐波，减小电容器组的合闸涌流和过电压，保证成套装置安全运行。
3.3实现设备运行状态在线监测
对电力电容器加装在线监测装置，实现在线监测有利于获取设备运行的实时状态量，以确保及时发现故障隐患并制定检修策略进行处理。1）对电力电容器实际运行电压进行在线监测。电力电容器在长期过电压条件下运行，回路电流增大，会导致电容器的温升过高，加速介质绝缘老化，极易造成电容器绝缘击穿故障。国家有关标准规定：电力电容器的运行电压在1.1U N（U N为电容器额定电压）下时，每24 h的最长持续运行时间为12 h；在1.15U N下时，每24 h的最长持续运行时间为30 min。因此有必要对电力电容器自身的运行电压进行在线监测。2）对电力电容器故障特征状态量进行在线监测。实现对电力电容器的局放、介损、电容量、泄漏电流、有功损耗等特征信号的在线监测，一方面可以根据状态量对电容器故障进行判断隔离，避免事故扩大引起不必要损失。另一方面可以通过对状态量的变化范围及趋势对电力电容器的潜在缺陷进行分析，实现对故障的预判断，并对潜在故障进行预警。
3.4单支电容器内部元件故障
单支电容器内部元件故障主要是元件击穿，使电容器容值下降，最终导致Ｃ１不平衡电流增大。运维人员在工作站监盘时应注意交流滤波器Ｃ１不平衡电流有无异常增大，不平衡次数有无变化，当出现不平衡次数时，应及时申请停电，对电容器塔桥臂电容值进行测量，若发现单支电容器容值偏低则立即更换处理；运维人员在现场开展巡视工作时，应注重观察电容器外壳是否存在起鼓、渗漏油、膨胀和本体发热的情况，若出现渗漏油则可能引起电容器内部绝缘下降而导致元件击穿，若出现起鼓、膨胀和本体发热，则说明电容器内部已出现故障，以上情况均应立即停电对该电容器进行更换处理。
结语
电力电容器作为交流滤波器组的重要组成部分，他的正常运行影响着整个换流站的安全生产工作和直流系统的功率传输。日常的工作过程中，换流站运维人员必须要加强对交流滤波器电容器的检修维护，掌握运维及故障处理方法。只有确保交流滤波器电容器始终处于良好的运行状态，才能保证直流输电系统的安全及稳定。
参考文献
［1］郝巍，李兴源，金小明，等．直流输电引起的谐波不稳定及其相关问题［J］．电力系统自动化，2006，30(19):94－99．
［2］林莘，孟涛，徐建源，等．快速暂态过电压对断路器中并联电容的影响［J］．高电压技术，2009，35(10):2361－2365．
［3］周沛洪，修木洪，谷定燮，等．±800 kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究［J］．高电压技术，2006，32(12):125－132．