交流滤波器断路器涌流抑制器误动原因分析及处理.docx

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交流滤波器断路器涌流抑制器误动原因分析及处理

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摘要：2014年03月05日，牛寨换流站牛从甲直流系统因交流无功补偿策略要求，在退出561交流小组滤波器后，由控制系统发出投入571交流小组滤波器的命令，系统通过控制571合闸的涌流抑制器发送启动合闸命令，但571开关没有合闸成功，涌流抑制器装置告警信号出现，滤波器投入失败，绝对最小滤波器条件不满足，牛从甲直流双极闭锁。

本文首先对交流滤波器合闸励磁涌流的形成原因及其危害做了详细描述，其次对涌流装置的结构和原理做了详细介绍，最后结合牛寨站涌流抑制器投切失败案例做了误动分析，通过对装置进行二次回路分析、试验、更改，并最终实施，证明了对装置误动原因分析的正确性和改进措施的合理性和可行性。

引言

在换流站中，交流滤波器提供换流所需要的容性无功呈现容性。由于容性负载在投切瞬间电容器两端的电压不能突变，故在投入瞬间会产生涌流。为了便于运行维护，交流滤波器往往分为若干组并联，每组由独立的断路器控制，每组滤波器小组分别由各组的断路器连接到母线上。当按顺序投入时，已经投入的第一组也会向第二组充电，由于两组交流滤波器的位置相近它们之间的互感很小所以由第一组交流滤波器向第二组充电，即会产生比第一组投入时更大的涌流。同理投入第三组、第四组时的涌流会越来越严重[1]。

涌流的频率较高可达几百到几千赫兹，幅值比电容器正常工作电流大几倍到几十倍，给电力系统带来的危害是不容忽视的，主要表现为[2]：

1）涌流过大会造成高压断路器触头熔焊、烧损；涌流产生的电动力可能会使零件损坏；

2）涌流可能诱发操作过电压，导致电气设备损坏；

3）涌流过大还可能给电流互感器和串联电抗器造成绝缘损伤；

4）造成滤波器的损坏以及滤波器保护误动作。投入交流滤波器时产生的涌流往往是引起电容器不平衡计数保护和电容器比值不平衡误动的主要原因。

因此采取措施对关合电容器组时产生的涌流电流抑制减小是非常必要的。涌流抑制器作为抑制励磁涌流的装置，已经被广泛用于有站用变、电容器组、长引线投退的场合。

本文从牛寨站滤波器小组合闸失败的事件记录和故障录波进行分析，对装置的二次回路进行排查和试验，证明此次合闸的失败是由于在投切滤波器时出现启动1条件不满足，程序进入启动2的合闸控制逻辑，合闸命令从未接入合闸线的出口2发出，导致了合闸失败。经过分析单合闸操作断路器，只需要接启动合闸1及合闸检验信号就可以实现正常启动，拆除启动合闸2开入的接线端子即可有效防止类似此次合闸失败的事件发生。经过实验验证，此次采取的措施是可行有效的，本文最后对涌流抑制装置其它可能误动原因作了分析，希望这些存在的劣势能随着各类涌流装置控制技术的提高和涌流控制新方法的出现而得到解决。

1.涌流抑制器及其控制原理

1.1涌流装置

SID-3YL微机涌流抑制器就是利用精确的相位控制技术来实现对操作过电压和涌流的有效抑制。其控制的核心是对断路器分合闸角度的精确控制[3]。

1.2涌流抑制器的控制原理

电容器投切是在三相电压过零时投切，因此断路器是三相分相分时操作，涌流抑制装置除了实现三相电压分相投切外，还可实现三相联动即切即合，适合于在备用电源自动投入装置切除工作电源后联动切除三相电容器，随即在备用电源投入时，通过涌流抑制装置立即按与分闸角相同的合闸角投入三相电容器，使用即切即投电容器不要安装放电线圈和其他放电设备。在具备分相操作断路器的场合，电容器要安装放电设备，以便按三相电压瞬时值过零投切的原则实施电容器的投切[4]。

图1涌流抑制器控制原理图

涌流抑制器的主要功能是控制断路器合闸操作，其原理框图如图1所示。输入信号有：电源侧TV、TA和断路器辅助接点，此外还有合闸控制命令输入，该命令可来自上位机的开关量或RS-485总线的通讯。涌流抑制器接收到合闸令后，根据前次记录的分闸角及预先设置的三相断路器合闸时间，通过电压互感器获得的电压采样测值，第一时间发出合断路器命令。断路器辅助接点作为向涌流抑制器提供测量断路器分、合闸时间的信号。由于辅助接点与主触头的动作有时差，涌流抑制器专门配有SID-3YL-M型测量装置，SID-3YL-M在断路器脱离一次回路电源时测量这一时差，用来修正断路器分、合闸时间。抑制器的输出送到断路器的合闸控制回路，断路器的分闸命令无需由抑制器控制，但抑制器在长期带电运行时不断在监视并记录变压器电源切除的切除角[5]。

2.涌流抑制器误动原因分析及处理

当然，凡事有利必有弊，涌流抑制装置的应用虽然很好地限制了变压器、电容器组等感性或容性负载投退时而产生的励磁涌流，但同时也会经常引起设备的保护误动，这样的案例已经屡见不鲜，而且也有大量的分析研究。然而，涌流抑制器误动而引起的事故并不是经常的，本文