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1、国内直流输电用并联及交流滤 波电容器装置综述 西安西电电力电容器有限责任公司1. 前言 高压直流输电在远距离大容量输电和电 力系统联网方面有明显优点，近几年在我 国得到迅速发展，为三峡电力输出和“西电 东送”发挥了骨干作用。到2005年底我国已 有葛洲坝南桥、天生桥广州、三峡 常州、三峡广东、贵广一回、灵宝背 靠背国产化示范工程相继投入运行。三峡 上海和贵广二回直流输电工程正在建 设中。 换流装置在工作过程中需要消耗相当多 的无功功率，整流装置所需的无功功率约 为直流功率的3050%，逆变装置约为 4060%。换流装置在工作过程中在交流侧 和直流侧都会产生谐波电压和谐波电流。 如果进入交流电网
2、和直流输电线路的谐波 分量过大，就会产生一些不良影响，减少 换流器特征谐波输出的主要方法有增加换 流器的脉动数以及装设滤波器两种。 交流滤波电容器装置除满足滤波要求 外，也提供基波无功。当交流滤波电容器 装置所提供的基波无功不足以满足换流站 的无功要求时，需另外装设无功补偿用的 并联电容器装置。我国直流输电的发展同时也为我国电 容器行业提供技术和产品发展的大好机遇 ，也面临着市场激烈竞争和挑战。本文拟通过对各换流站参数和运行状 况进行总结，为今后的直流输电工程并联 及交流滤波电容器装置的设计、制造、运 行起到参考借鉴作用。 2. 运行总结 2.1国内电容器制造公司第一次用于 我国直流输电工程的
3、产品，由于缺乏制 造和实际运行经验，安装和使用初期故 障率较高。用于后续工程的产品，从不 成熟走向成熟，运行故障率降低。 2.2渗漏油占故障电容器的比例较大， 漏油主要部位集中在瓷套与法兰处及接线 头端子处。瓷套与法兰之间虽然上、下有 二道焊缝比较可靠的结构形式，但由于制 造工艺上可能存在缺陷，也有可能在安装 搬运的时候，由于方法不当，用套管搬运 或在高处人踩在套管上，以及整装整运在 长途卧放运输时，其根部受到很大的弯矩 ，导致套管根部锡焊层最薄弱处锡焊造成 隐形损伤，这样的损伤在夏季高温季节就 会暴露出来。 接线头端子由于结构、材质问题或 安装不到位以致接头处接触不良，使得 接头处接触电阻大
4、易发热，锡焊熔化后 造成渗油。也有可能线与接线头焊接不 实在也存在上述问题。 2.3 电容值变化亦是故障率较高的另一 表现。有些产品设计场强偏高，工艺不良， 以及介质中可能存在局部薄弱点，影响电容 器使用寿命。 2.4在同一换流站，滤波电容器和并联 电容器均由同一制造厂家生产，滤波电容器 和并联电容器重量比特性基本相同，但电气 故障相差甚大，滤波电容器的电气故障率为 1.6，并联电容器的电气故障率为8.55。 具体情况有待进一步分析。 2.5 并联电容组并非仅提供无功功率，与滤 波电容器组一样 也流过较大的谐波电流。具体见表1。 表1 电容器组谐波电流比较 电电 容容 器器 组组264264A
5、CFACF （3636次）次）261261ACFACF （4848次）次）282282ACFACF （12/2412/24）283283ACFACF （3/363/36次次) )基波电流基波电流253.9253.9A A255.2255.2A A249.6249.6A A256.00256.00A A谐波电流谐波电流27.9927.99A A26.9526.95A A81.4181.41A A24.9724.97A ATHDiTHDi11.02%11.02%10.66%10.66%32.62%32.62%9.75%9.75%电容器组额定电压电容器组额定电压150.72 150.72 kVkV1
6、50.72 150.72 kVkV166.76 166.76 kVkV166.76 166.76 kVkV实测电压算术和实测电压算术和138.38138.38kVkV139.84139.84kVkV145.159145.159kVkV140.211140.211kVkV电压余度电压余度8.19%8.19%7.22%7.22%12.95%12.95%15.92%15.92%从表1来看，并联电容器组（36次、48 次调谐）电压余度均小于滤波电容器组， 264ACF和261ACF电容器组的谐波电流与 283ACF相差无几，甚至略大于283ACF（ 3/36次）谐波电流，并联电容器组投切频繁 ，每投切
7、一次氧化锌避雷器均动作，即有过 电压发生，根据IEC608711：1997规定， 如果无法避免每次操作过电压则需采用较高 绝缘水平和较高额定电压的电容器。 2.6 早期国内电容器内熔丝放在元件端部，一 个元件击穿内熔丝熔断，在熔断过程中有可能波 及到其它熔丝和元件，发生内熔丝误动作和外包 封绝缘烧损现象，使电容量变化较大。 2.7 并联电容器组均在已投入多组滤波电容器 组情况下投入运行，涌流较大，致使电容器元件 内熔丝在投的过程中熔断，形成细小的断口，断 口易重击穿形成过电压，使故障扩大。2.8 采用选相合闸使在电压接近零时完成合闸 操作，从而基本上消除暂态过程，大大降低了合 闸过电压，这样可
8、降低电容器在投入过程中的故 障率。 3. 直流输电工程各换流站并联及交 流滤波电容器装置C1参数汇总见表 2表8，C2因参数不全省略。表2 葛洲坝南桥直流输电用并联及交流滤波电容器装置参数一览表 直流输送功率直流输送功率12001200MWMW并联、滤波电容器装置并联、滤波电容器装置 系统电压系统电压500500kVkV220220kVkV投运时间投运时间19901990年年8 8月月换流站换流站葛洲坝葛洲坝南南 桥桥项项 目目11/1311/1323.8/36.423.8/36.4HP11.8HP11.8HP24HP2411.8/2411.8/2424/3624/36SC(SC(备用备用)
9、)组组 数数4 42 22 22 22 22 21 1C C1 1基波电压基波电压 ( (kV)kV)321321321321146.5146.5145.7145.7145.7145.7145.7145.7145.7145.7谐波电压和谐波电压和 ( (kV)kV)5252323224.524.525.325.325.325.325.325.30.30.3谐波电压谐波电压/ /基波电压基波电压(%) (%)16.216.2101016.7216.7217.3617.3617.3617.3617.3617.360.20.2额定相电压额定相电压 ( (kV)kV)373.008373.008353
10、.012353.012171171171171171171171171146146相电容相电容 ( (F)F)0.7680.7680.7730.7735.1975.1975.2265.2265.2075.2075.2285.2285.2555.255组无功容量组无功容量 ( (MvarMvar) )6767676787878787878787878787单元型号单元型号7.7717.771kV kV 349.7kvar 18.43F349.7kvar 18.43F8.0238.023kVkV 344kvar 344kvar 17.0F 17.0F7.1257.125kVkV、332.7kvar
11、332.7kvar、20.86F20.86F7.37.3kV kV 292.1kvar 292.1kvar 17.45F17.45F单元生产厂家单元生产厂家瑞士瑞士BBCBBC公司公司德德国国 ESTRESTR公司公司一极由联邦德国一极由联邦德国EROERO公司提供滤波和并联电容器，公司提供滤波和并联电容器， 另一极由法国阿尔斯通提供滤波电容器另一极由法国阿尔斯通提供滤波电容器每相单元串每相单元串 并联数并联数4848串串22并并4444串串22并并2424串串33 2 2并并2424串串33 22并并2424串串33 22并并2424串串33 22并并2020串串33 22并并组安装容量组安
12、装容量 ( (MvarMvar) )100.714100.71490.81690.816143.726143.726143.726143.726143.726143.726143.726143.726105.156105.156每相塔数每相塔数2 22 21 11 11 11 11 1每塔层数每塔层数高、低压塔均为高、低压塔均为6 6层层高压高压6 6层、层、 低压低压5 5层层6 66 66 66 65 51 1、葛洲坝、葛洲坝23.8/36.423.8/36.4支路，桂容厂提供支路，桂容厂提供8080台台AAM8.023-17.01AAM8.023-17.01产品用以替换一部分进口产品。产
13、品用以替换一部分进口产品。2 2、葛洲坝、葛洲坝11/1311/13支路，桂容厂提供支路，桂容厂提供4040台台AAM9.325-419.6kvar-1WAAM9.325-419.6kvar-1W产品用以替换一部分产品用以替换一部分BBCBBC公司公司AAM7.771-349.7-1WAAM7.771-349.7-1W产品。产品。3 3、南桥站、南桥站C C1 1和和24/3624/36、11.8/2411.8/24支路中支路中C C2 2电容器由西容公司和丹容公司提供部分产品用以替换进口产品，原电容器由西容公司和丹容公司提供部分产品用以替换进口产品，原11.8/2411.8/24中中C C2
14、 2为为AAM8-200-1WAAM8-200-1W改为改为AAM9.8-300-1WAAM9.8-300-1W。表3 天生桥广州直流输电用并联及交流滤波电容器装置参数一览表 直流输送功率直流输送功率18001800MWMW并联、滤波电容器装置并联、滤波电容器装置 系统电压系统电压220220kVkV投运时间投运时间20012001年年6 6月月换流站换流站天生桥天生桥广州北广州北项项 目目12/2412/243/363/36SCSC12/2412/243/363/36SCSC组组 数数4 42 23 34 42 25 5C C1 1基波电压基波电压 ( (kV)kV)146.1146.114
15、6.1146.1146.1146.1139.8139.8139.8139.8139.8139.8谐波电压和谐波电压和 ( (kV)kV)31.0231.0234.1434.1415.115.122.5622.5626.9626.9610.9210.92谐波电压谐波电压/ /基波电基波电 压压 (%) (%)21.2321.2323.3723.3710.3410.3416.1416.1419.2819.287.817.81额定相电压额定相电压 ( (kV)kV)177.12177.12180.24180.24161.2161.2162.36162.36166.76166.76150.72150.
16、72相电容相电容 ( (F)F)4.804.804.624.624.814.816.006.005.825.826.016.01组无功容量组无功容量 ( (MvarMvar) )808080808080100100100100100100单元型号单元型号7.387.38kV kV 28.8F 28.8F 493kvar493kvar7.517.51kV kV 27.7F 27.7F 491kvar491kvarBFM6.717BFM6.717 -272.6-1W-272.6-1W7.387.38kV kV 33.04F 33.04F 565kvar565kvar7.587.58kV kV 32.0F 32.0F 578kvar578kvarBFM6.2
