三調諧直流濾波器的調諧特性測試

李溪

摘要：本文介紹了直流濾波器的調諧原理，并給出直流換流站新安裝直流濾波器調諧特性試驗方法，通過試驗檢測直流濾波器阻抗的調諧點及幅頻特性是否滿足設計要求。

關鍵詞：濾波器調諧特性試驗

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著電力電子技術的飛速發展，大型直流輸電系統在我國也日益增多，在直流輸電工程中,換流器作為一種非線性有源器件,是換流站內主要的諧波源,在其運行中會產生各種諧波電流,將影響交、直流系統的正常運行，所以必須通過加裝濾波器裝置來限制諧波的影響。直流濾波器限制換流母線電壓畸變值在所規定的諧波指標之內，并限制流進直流輸電線路的諧波電流。為直流測試濾波器是否能將產生的諧波控制在可接受的水平內，在換流站直流濾波器投運前需進行以下方面的測試。濾波器調試方案包括濾波器電容器不平衡電流測試、元件電氣參數測試和濾波器調諧試驗三項試驗。

一、直流濾波器原理

高壓直流輸電系統通常采用雙調諧濾波器或三調諧濾波器，在±500kV換流站中通常采用四組雙調諧濾波器，而±800kV換流站則采用兩組三調諧直流濾波器，三調諧直流濾波器有三個串聯諧振頻率，可以同時吸收三種不同頻率的諧波，經過等效變換相當于三個單調諧濾波器，減少了回路和元件配置，與雙調諧濾波器相比，三調諧濾波器電路元件承受電壓更小，絕緣水平相應降低，具有顯著的優勢。

三調諧濾波器原理圖見右圖 1，其：

電感L1和電容C1構成主調諧回路，其諧振頻率為

電感L2和電容C2構成第一輔助調諧回路，其諧振頻率為

電感L3和電容C3構成第二輔助調諧回路，其諧振頻率為

三調諧直流濾波器總阻抗:

二、試驗項目及方法

三調諧直流濾波器能否正常工作主要看其調諧點是否達到設計要求,調諧點的范圍直接影響到濾波器濾除諧波的次數、大小,是影響濾波器濾波效果的關鍵因素。測試過程中將濾波器單個元件連接起來作為整體進行測試，直流濾波器與其他電氣回路斷開。

1、測試流程

2、試驗工器具

3、直流濾波器試驗接線

1）直流濾波器元件參數測試接線見圖2。

2）直流濾波器調諧特性測試接線見圖3。

直流濾波器調諧特性測試需完成濾波器阻抗幅頻特性測試和相頻特性測試，測試選擇帶寬需綜合考慮特性表達需求與設備試驗能力。

4、直流濾波器試驗方法

1）直流濾波器元件參數測試

按照元件參數測試接線圖2測量直流濾波器中電感L參數；按照元件參數測試接線圖2測量直流濾波器中電容C參數。

2）直流濾波器調諧特性測試

按照濾波器調諧特性測試接線圖3接入直流濾波器；在20Hz—3000Hz頻段測量濾波器阻抗幅頻特性；在20Hz—3000Hz頻段測量濾波器阻抗相頻特性。

頻率測量范圍應包含基波50 Hz ，并包含最高諧振點兩倍以上頻率。因此選擇頻率測量范圍從30～2500 Hz ，測試各個頻率下功率輸出的電壓、電流及之間的角度,計算出濾波器的阻抗。繪出濾波器阻抗頻率曲線和相位頻率曲線。頻率間隔在諧振點附近應< 0.1 Hz ，非諧振點附近的其他區域頻率間隔取30～50 Hz。

三、試驗判據

1、對直流濾波器工作特性的要求

以±800kV普洱換流站為例，被測試濾波器電容、電感、電阻參數應滿足表 1要求。

表 1 直流濾波器單元件參數要求

2、直流濾波器調諧特性需滿足表 2要求。

調諧特性與理論調諧特性應一致。

濾波器類型 濾波器分組類型

諧振點頻率（Hz） 與理論值偏差<3%

調諧點阻抗值（ohm） 與設計參數計算差別<3%

表 2直流濾波器調諧特性要求

3、三調諧直流濾波器阻抗頻率特性需基本符合下圖 4所示。

圖 4 三調諧濾波器阻抗頻率特性圖

四、試驗中的注意事項

1、試驗氣象要求：現場試驗應選在良好天氣條件下進行。環境溫度≥5℃，相對濕度≤80%。

2、試驗作業現場要求：試驗前需做好試驗區隔離措施，現場試驗電源需安全可靠。試驗中期間注意保持現場整潔。

3、試驗工作應在單體調試、電容器組不平衡電流測量及調整合格后進行。

結束語

通過現場試驗證明，本文介紹的測試方法能夠準確測試高壓直流輸電系統中三調諧直流濾波器試驗的各項特性指標，為工程順利投產提供了可靠測試依據。

參考文獻

[ 1 ]肖遙．雙調諧濾波器和三階濾波器的參數計算[J]．湖北電力，2000，24(2)：5-6

[ 2 ]李燕青，陳志業，李鵬，等．電力系統諧波抑制技術[J]．華北電力大學學報，2001，28(4)：19-22

[ 3 ]潘艷，劉連光，胡國新．補償電容器串聯電抗對無源LC 濾波器性能的影響[J]．電網技術，2001，25(7)：56-59

[ 4 ]趙婉君. 高壓直流輸電工程技術[ M ] . 北京: 中國電力出版社,2004

[ 5 ]舒印彪. 中國直流輸電的現狀及展望[J ] . 高電壓技術, 2004 ,30(11) :122

[ 6 ]袁清云. 特高壓直流輸電技術現狀及在我國的應用前景[J ] . 電網技術,2005 ,29 (14) :1-3

[ 7 ]張萬榮, 任軍輝, 王蔚華. ±800 kV 特高壓直流輸電工程直流濾波器設計研究[J ] . 高壓電器, 2007 , 43 (6) : 431-437

[ 8 ]劉振亞. 特高壓直流輸電理論[ M ] . 北京: 中國電力出版社,2009