苑雙，殷丕盛，吳布托

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250118）

0 引言

隨著特高壓直流輸電技術的快速發(fā)展，“外電入魯”的2個受端特高壓直流換流站已正式投運，換流站的安全穩(wěn)定運行對推動清潔能源發(fā)展、提高電力使用效率、拉動經(jīng)濟增長起重大作用。

交流濾波器是特高壓直流換流站的重要組成部分，主要用于保持系統(tǒng)無功平衡并濾除諧波，一般3～4個濾波器小組共同接到交流濾波器小組母線上組成1個大組，最后再將小組母線接到站內(nèi)對應的交流母線上［1］。小組濾波器的首尾端電流、高低壓電容器不平衡電流等測量裝置均為光學電流互感器（光學 TA）［2］，因此，光學TA 的可靠配置對于交流濾波器保護以及整個直流輸電系統(tǒng)極為重要。

1 交流濾波器小組差動保護配置

1.1 交流濾波器光學TA配置

如圖1所示，現(xiàn)場交流濾波器設備配置情況：首端TA T1與尾端TA T2均為光學TA。首端光學TA同時配置有羅氏線圈（空芯線圈）和電子式低功率線圈（LPCT），尾端光學TA只配置了LPCT線圈，首端光學TA增加羅氏線圈是為了1 000 kV側的電流測量具有更好的暫態(tài)特性。首端光學TA羅氏線圈額定電流2 000 A，滿足5TPE精度要求，5TPE對暫態(tài)要求等同于TPY，LPCT線圈額定電流1 000 A，滿足0.2/5P7精度要求；尾端光學TA額定電流500 A，滿足0.2/5P40精度要求。首端光學TA T1與尾端光學TA T2的采量作為小組差動保護的輸入量。

圖1 1 000 kV雙調(diào)諧交流濾波器（12/24）保護功能配置

羅氏線圈式TA往往由漆包線均勻繞制在環(huán)形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非鐵磁材料，其相對磁導率與空氣的相對磁導率相同，這是空芯線圈有別于帶鐵芯TA的一個顯著特征。羅氏線圈式TA不含鐵磁性材料，無磁滯效應，幾乎為零的相位誤差；無磁飽和現(xiàn)象，因而測量范圍可從數(shù)安培到數(shù)百千安培的電流，可傳變衰減直流分量［3］。

鐵芯線圈式低功率電流互感器（LPCT），它是傳統(tǒng)電磁式TA的一種發(fā)展。其按照高阻抗電阻設計，在非常高的一次電流下，飽和特性得到改善，擴大了測量范圍，降低了功率消耗，可以無飽和地準確測量過電流、全偏移短路電流，測量和保護可共用一個鐵芯線圈式低功率TA，其輸出為電壓信號，其缺點是存在磁飽和等鐵芯TA的固有問題［4］。

1.2 小組差動保護配置

檢測交流濾波器小組內(nèi)接地/相間故障。保護分相檢測流入保護區(qū)域內(nèi)的電流的矢量和，與設定值比較。該保護只對基波電流敏感。由于TA特性不一致，保護采用比率制動式差動保護，制動電流取接地側電流為參考。

比率制動曲線如圖2所示。

圖2 差動保護比率制動曲線

保護程序中將比率制動系數(shù)固化，S=S1=S2。

動作方程為

式中：Iop為差動電流；Iop.0為差動最小動作電流整定值；Ires為制動電流；Ires.0為最小制動電流整定值；Iop.max為差動速動電流；S為比率制動系數(shù)，各側電流的方向都以指向交流濾波器為正方向。

所謂“內(nèi)涵”困境，是指新大學運動第二階段“新建本科院?！痹跀U招大潮中存在的重視“外延式發(fā)展”忽視“內(nèi)涵式發(fā)展”的問題。而這個問題也是高等教育大眾化階段中國大學普遍存在的問題。事實上，“快、大、高、全”既是第二階段新大學運動中創(chuàng)立的新大學的發(fā)展特征，也是導致這些大學存在“內(nèi)涵”困境的主要原因，而“內(nèi)涵”困境在“終端”上的反映則是培養(yǎng)出來的學生質量的下降。

保護判據(jù)及動作順序。比率制動式差動段：根據(jù)動作方程式，跳小組斷路器，鎖定斷路器，啟動失靈保護。速動段：根據(jù)動作方程式，跳小組斷路器，鎖定斷路器，啟動失靈保護。

2 光學TA配置對小組差動保護的影響分析

2.1 運行工況

廣固換流站1 000 kV第1大組第1小組T611交流濾波器，進行第1次充電試驗時，雙套差動保護動作跳閘。

首端光學TA采用羅氏線圈作為采樣單元，尾端光學TA采用LPCT線圈作為采樣單元。小組差動保護定值：差動啟動電流48 A，差動制動電流96 A。

2.2 小組差動保護動作分析

圖3為小組交流濾波器進線斷路器T611分合閘錄波信號，T611交流濾波器充電后，T611斷路器合閘錄波信號發(fā)生變位，如t1時刻，信號由0置1；發(fā)生跳閘后分閘錄波信號發(fā)生變位，如t2時刻，信號由 0置 1。

圖3 T611斷路器三相分合閘錄波信號波形

T611交流濾波器充電后的首尾端三相充電電流波形如圖4所示，首端光學TA具有明顯的直流分量，尾端光學TA基本沒有直流分量。

圖4 首尾端三相充電電流波形

對T611交流濾波器充電后t1時刻的首尾端一次電流進行諧波分析，如表1所示。由此可得，首端電流中直流分量明顯高于尾端電流中直流分量。

對首尾端電流基波分量的相量值做差，得到差動電流的一次值：A相為362.15 A，B相為87.59 A，C相為313.09 A，均大于差動啟動電流48 A。制動電流（取尾端電流）的一次值：A相為88 A，B相為25 A，C相為67 A，均小于最小制動電流96 A。根據(jù)動作方程式1，差動電流大于啟動電流，差動保護動作，跳小組斷路器T611。

表1 首尾端三相充電電流諧波分析表 kA

首端光學TA采用空芯線圈作為采樣單元，不含鐵磁性材料，無磁飽和現(xiàn)象，暫態(tài)特性滿足TPY要求，可傳變衰減直流分量；尾端光學TA采用LPCT線圈作為采樣單元，準確級滿足5P40要求，存在磁飽和現(xiàn)象，其特性不能滿足TPY要求，不能傳變衰減直流分量。由于首尾端光學TA內(nèi)采用的線圈不同，其暫態(tài)特性不一致［5-8］，交流濾波器充電時穿越性電流通過，首端光學TA的直流分量很大，尾端光學TA基本沒有直流分量，差流主要為直流分量，差流達到保護定值，造成差動保護動作。

3 處理方案

差動保護首尾端光學TA內(nèi)采用的采樣線圈不同，首尾端光學TA對穿越性電流的暫態(tài)特性不一致，造成差動保護動作。將首尾端光學TA都改成LPCT型號，可提高差動保護的可靠性。

將1 000 kV交流濾波器小組差動保護采量精確度進行統(tǒng)一匹配，對1 000 kV全部小組交流濾波器首尾端光學TA一次本體傳感器進行更換。首端光學TA 采用 TPY（空芯）+5P30（LPCT）采樣單元方式，其中TPY采樣單元參與濾波器大組差動保護（串內(nèi)為常規(guī)TPY電流互感器），5P30采樣單元參與交流濾波器小組差動保護；尾端光學TA采用0.2 s+5P30采樣單元的方式，其中0.2 s為測控通道，不參與保護計算，5P30采樣單元參與濾波器小組差動保護。由此，實現(xiàn)了對1 000 kV交流濾波器首尾端光學TA采樣單元的統(tǒng)一匹配。

4 結語

以魯固直流輸電工程為例，介紹了交流濾波器小組差動保護的基本配置和原理，結合廣固換流站發(fā)生的交流濾波器充電時小組差動保護誤動作事件，重點分析了光學TA配置對小組差動保護的影響，得出首尾端光學TA暫態(tài)特性不一致會導致小組差動保護誤動作的結論，最后針對此事件給出了處理改進方案，為今后直流輸電工程交流濾波器保護的設計與配置提供了參考和借鑒。