±660kV换流站交流滤波器电容器组鸟害跳闸处理及防范措施

±660kV换流站交流滤波器电容器组鸟害跳闸处理及防范措施

曲文韬 赵 航 张楷 于鹏

国网山东省电力公司检修公司 ，山东省 济南市 250061

摘要∶±660换流站投运后，因站内鸟类活动导致交流滤波器跳闸，是目前交流滤波器跳闸的首要因素。鸟害不但影响交流滤波器设备的安全稳定，严重时会造成直流系统功率下降，甚至导致直流闭锁。本文通过实际鸟害跳闸事件，从鸟害跳闸时不平衡保护动作，电容器塔结构，全面深入分析总结，提出防鸟害可操作性的参考意见。本文就此次跳闸介绍了换流站交流滤波器的作用。分析了本次跳闻的直接原因和根本原因 ，就此次跳闸后的处理提出合理的建议及改进的措施。对交流滤波器的设计及换流站交流滤波器的运行维护起到参考作用。

关键词：电容器,鸟害跳闸，交流滤波器，不平衡保护

0 引言

±660换流站配置了16组交流滤波器用于无功补偿和交流滤波。直流系统正常运行时可满足最小滤波器要求。换流站选在偏远郊区.周边鸟类活动繁。当飞鸟进入交流滤波器电容器塔内活动时，极易引起电容器接头间、电容器塔层间等部位短路，导致电容器塔不平衡电流保护动作，造成滤波器跳闸，若此时滤波器组无法满足绝对最小滤波器要求，会导致直流系统功率回降进而引起负荷损失，甚至导致直流闭锁^[1-2]。

2021年5月，拉合尔换流站交流滤波器C1电容器组出现了一起鸟害导致的不平衡保护跳闸事故。本文介绍了换流站交流滤波器的作用、交流滤波器的配置、分析了本次跳闸的直接原因和根本原因 ，就此次跳闸对滤波器的运行维护提出了合理的建议及改进措施。对交流滤波器的设计及换流站交流滤波器的运行维护起到参考作用。

1 鸟害跳闸事件过程

2021年05月01日06:57，拉合尔换流站第一大组第四小组HP12/24交流滤波器F1B4高压电容器不平衡保护Ⅲ段动作，F1B4Q1开关跳闸并被锁定，第四大组第三小组HP12/24交流滤波器F4B3自动投入运行。

在F1B4滤波器组A相东南侧地面上发现受电击落鸟，鸟翅和腿部被击伤，如下图所示。现场检查F1B4Q1开关三相正常跳开，F4B3交流滤波器自动正常投入。运行人员到现场对F1B4交流滤波器A相电容器塔进行外观检查时，交流滤波器A相右塔第一层第一只电容器处发现有鸟类被电击痕迹，地面上有一只鸟的尸体，鸟体长接近半米，鸟羽散落。电容器脏污较重，部分电容器套管积污、鸟粪较多，电容器塔下有大量鸟衔垃圾。

2鸟害跳闸分析

2.1不平衡保护动作的原理

交流滤波器电容器组中不平衡保护主要用于保护电容器内部故障1，当单台电容器内部1个电容元件发生故障时，例如绝缘介质被击穿，则与之相并联的其他电容元件通过故障元件放电，从而使故障元件的熔丝熔断，与正常元件隔离。内部熔丝是电容器元件的初级保护，如果1台电容器内部同一并联组件有多个元件损坏，则剩余的完好的电容器元件将承受更高电压，从而使其缩短寿命，甚至引起雪崩效应

当1个桥臂电容器元件发生损坏时，损坏电容器元件所在桥臂的电容值发生变化，原本4个桥臂的电流平衡的状态被破坏，电流互感器将测量到不平衡电流。利用这一不平衡电流，判断电容器组的运行情况，当电容器故障情况达到一定程度时，启动保护告警信号或跳闸，这就是电容器不平衡保护的基本原理。

2.2不平衡电流产生原因分析

HP12/24电容器塔共13层，分为4个桥臂，不平衡CT设置在上数第七层下方，以A排桥臂为例，每一层有4个电容串联单元，每个单元为2个标准电容器并联，每层结构为2并4串，上七层为2并28串。下桥臂为2并24串。

将A排上桥臂简化为电容器C1，B相简化为C2，A排下桥臂简化为C4，B排下桥臂简化为C3，电容器组可等效看成四个电容器连接方式可以看成H型连接，C1和C2在电容器上桥臂，C3和C4在下桥臂。

当根据基尔霍夫电流第一定律，流经C1和C2的电流之和等于C3和C4的电流之和，流过不平衡CT的电流为C4电流与C1电流之差,总电压等于C1和C4端电压之和，得出下列公式。

(1) (2) (3)

由（1-3）式可以得出U1和U4之间关系，

(4)

将（4）式带入（3）得出

(5) (6) (7)

将（6）、（7）式带入（2）式可得出不平衡电流与桥臂电容，系统电压的等式

(8)

将测量得到桥臂电容值带入公式，即可得出不平衡电流数值。该组电容器不平衡电流定值为81mA，当I大于81mA时，不平衡保护即动作跳闸。

2.3鸟害跳闸分析

使用电容测试仪测量F1B4 A相电容器的四个桥臂电容，电容值如下：

现场模拟鸟害跳闸，短接一只电容器进行试验，

C1由A排上部28节电容器的串并联组成，每两个电容先并联，再7层串联成为1个桥臂。

， (9)

(10)

(11)

当有鸟击穿时，电容器套管上下搭接，两只并联的电容器即被短路。即C1里面缺少2只电容器，设定击穿电容器为 ，将该电容器数值带入公式。电容值由1.997μF增大到2.008μF，不平衡电流增大197mA，不平衡电流保护定值为81mA，保护动作正确。

3.鸟害防范措施

通过对交流滤波器电容器结构特征、鸟害特点以及现场各种防鸟措施全面、深入的研究分析， 得出如下结论;

1）表面喷涂氟硅阻燃导热高压绝缘涂料是电容器塔目前最有效的防鸟害措施，方便实施，费用适中，新、旧工程全部适用。建议新工程的电容器出厂前喷涂该绝缘材料，旧工程可选取鸟害较为频繁的滤波器进行喷涂。

2）电容器接头防鸟罩对防鸟害作用极大，应选取硅橡胶小孔十字叉防鸟罩，安装要到位;同时要提高施工工艺，防止导线裸露过多，应定期检查，脱落后及时补装。

3）增加电容器层间净高度，对于在运行换流站. 不可行。后续工程，增加电容器塔高度后是否满足抗风，抗震要求，目高度越高检修施工越不方便综合考虑，该方法目前对电容器防鸟害实际意义不大。

4）外设驱鸟装置，防鸟范围有限，实际应用效果一般，被动防御性能差，无法成为电容器主要防鸟措施，可作为辅助手段使用。

4结语

针对以上4条建议，考虑到施工的难易程度，成本，是否停电等综合因素，拉合尔换流站选择第四条。超声波驱鸟装置会定时的发出不同频率的超声波，频率范围在人的听觉范围以外，人一般不会有所感知。而听觉能力是人类近10倍的鸟类对声音却非常敏感。使用定时的方式营造一个超声波的环境来恶化鸟类的生存环境 ，使鸟在该区域感到不适达到驱鸟的作用。

从国内换流站安装驱鸟装置的效果来看，超声波驱鸟装置起得了一定的驱鸟效果。

参考文献

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作者简介：

曲文韬（1982-），男，高级工程师，现负责巴基斯坦±660kV拉合尔换流站全面工作。

赵航（1987- ），男，工程师，主要从事特高压交直流设备的带电检测与绝缘诊断管理工作。