1、ICS 29.240.99 K 40 遣军3中华人民=1:1二./、不日国国家标准GB/T 25093-2010 高压直流系统交流滤波器AC filters for HVDC systems CIEC/P AS 62001: 2004 , Guide to the specification and design evaluation of a. c. fil ters for HVDC systems, NEQ) 2010-09-02发布数码防伪 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2011-02-01实施发布G/T 25093-2010 目次前言.皿引言.凹1 范
2、围2 规范性引用文件-3 术语和定义4 使用条件44. 1 正常使用条件.4 4. 2 非正常使用条件.4 5 设计.4 5. 1 设计内容.4 5.2 允许畸变率的限值5. 3 损耗-5.4 保护5. 5 抗震要求105. 6 可昕噪声.6 试验.6. 1 概述6.2 设备的试验7 现场测量和验证.14 7.1 概述.14 7.2 设备和分系统试验u7.3 系统试验7.4 可昕噪声验证7.5 在线测量8 应随订货单、招投标书和询问单一起提供的资料178. 1 应随订货单和询问单一起提供的资料178.2 投标时应提供的资料179 安装使用维护手册.23 9.1 概述239.2 运输、储存和安装
3、时的条件239.3 安装.23 9.4 运行.24 9. 5 维修.M附录A(资料性附录)滤波器类型及选用导则. . . . . . . . . . . . . 26 A.1 概述. . . . . . . . . . . . . . 26 A.2 调谐滤波器. . . . . . . . . . . 26 A.3 阻尼滤波器MA.4 滤波器选用导则. . . . 29 GB/T 25093-2010 附录B(资料性附录)滤波器性能计算30B.1 概述 30 B.2 输入数据 m B.3 方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4、B.4 换流器谐波电流计算. 31 B.5 滤波器配置方案的确定. 31 B.6 性能计算. M B.7 失谐和误差 n B.8 性能计算中的交流系统阻抗附录c(资料性附录)稳态定值和暂态定值.38 C.1 稳态定值. 38 C.2 暂态应力和功率. 41 H GjT 25093-2010 前言本标准对应于IECjPAS62001 :2004(高压直流系统交流滤波器规范和设计评估导则)(第一版)。本标准与IECjPAS62001: 2004的一致性程度为非等效，主要差异如下:一一按照GBjT1. 1-2000，修改了IECjPAS62001: 2004的编排格式和语言表述。本标准的章条号与IE
5、CjPAS62001: 2004不一一对应;删除了国际标准的前言，增加了本标准的前言;删除了IECjPAS62001: 2004第4章、第5章、第8章、第12章、第19章的内容;删除了IECjPAS62001 :2004中与60Hz相关的内容;本标准的引言对应于IECjPAS62001 :2004第1章、第2章;-一本标准的5.1对应于IECjPAS62001: 2004的2.3，5.2对应于IECjPAS 62001 : 2004第3章，5.3对应于IECjPAS62001: 2004第11章，5.4对应于IECjPAS62001: 2004第13章，5.5对应于IECjPAS62001 :
6、2004第14章，5.6对应于IECjPAS62001 :2004第15章;一一本标准第6章对应于IECjPAS62001: 2004的17.2.4、17.3.4、17.4.4、17.5.4、17.6.2.3和17.7.4; 一一本标准第7章对应于IECjPAS 62001: 2004第18章;一一本标准的8.1对应于IECjPAS62001 :2004的17.1;一一-本标准的8.2对应于IECjPAS62001: 2004的17.2.3、17.3.3、17.4.3、17.5.3、17.6.2.2和17.7.3; 一一增加了本标准第9章;本标准附录A对应于IECjPAS62001 :2004
7、的6.2和6.6;本标准附录B对应于IECjPAS 62001: 2004第7章;本标准附录C对应于IECjPAS62001: 2004第9章、第10章;对采用的IECjPAS62001: 2004内容进行了修改和删减;对采用的IECjPAS62001 :2004图例和公式重新编排。本标准的附录A、附录B和附录C均为资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国电力电子学标准化技术委员会(SACjTC60)归口。本标准负责起草单位:西安高压电器研究所。本标准参加起草单位:南方电网技术研究中心、机械工业北京电工技术经济研究所、西安电力机械制造公司、浙江大学、南方电网超高压输电公司、西安西
8、电电力电容器研究所、西安西电电力电容器有限责任公司、西南电力设计院电网分公司、新东北电气(沈阳)高压开关有限公司、西安西电电力整流器有限责任公司、新东北电气(锦州)电力电容器有限公司。本标准主要起草人:张万荣、黄莹、任军辉、徐政、肖遥。本标准参加起草人:郭丽平、商跃宏、田恩文、杨晓辉、周德才、郭天兴、苏开云、李岩、黄超、李福成、戈兴茹、行鹏、李璐、王蔚华。E GB/T 25093-2010 引高压直流换流站以什么方式影响其所在系统的供电质量通常是一个重大问题，电能质量中的一个主要问题就是谐波。高压直流换流器交流侧电流波形是非正弦的，这种电流流入与其连接的交流系统，可能产生不可接受的电压畸变。为
9、了将交流侧电流和电压的谐波畸变降低到可接受的水平，需要在交流侧安装滤波器。高压直流换流器消耗相当大的无功功率。交流滤波器作为容性基波元功功率源，除了滤波之外，还用来补偿换流器消耗的大部分或所有的无功功率。可能也使用额外的并联电容器和电抗器来保证在规定的运行条件下能将无功功率平衡保持在规定范围内。换流站交流滤波器(包括并联电容器，适用时)的基波无功功率额定值一般设计为直流系统额定输送容量的50%60%。交流滤披器设备的制造、安装和调试成本很大，一般占整个换流站成本的10%左右。滤波器设计研究所涉及的范围很广，如果设计不当，将给运行和维护带来很大的不便。因此，必须对交流滤波器的设计进行优化，同时满
10、足滤波性能和无功功率平衡要求。制定本标准的目的在于z一一对高压直流换流站的交流滤波器设计及试验提供指导，确定需采购设备的技术特征;一一使换流站和交流系统的设计在一定程度上保持一致;一一确保高压直流系统各方面运行的兼容性;一一为制定工程招标规范和对竞标的设计方案进行评估提供指导。本标准用于判断滤波器性能是否满足的基本准则是:使用规定的数据，通过性能参数计算来证实;在试运行后进行现场测量。在使用本标准前，用户要进行与滤波器相关的一些研究:一一交流系统元功功率要求;一一交流系统阻抗测量或计算;一-交流系统背景谐被水平。承包商要进行的研究包括:一一无功功率的提供和控制;一与交流系统的低次谐披谐振;一交
11、流滤波器性能;-一交流滤披器稳态额定值3交流滤波器暂态额定值，过电压和绝缘配合;一一交流滤波器损耗;交流滤波器保护p-一交流滤波器断路器型式;一-交流滤波器放电要求;受交流滤波器影响的部分控制和动态性能研究，以及分析交流和高压直流系统的整体运行;一一受交流滤波器影响的部分可听噪声研究;受交流滤波器影响的部分(可靠性、可用性和可维护性)研究。在工程设计和采购阶段，承包商一般完成关于滤波器设计方面(性能、额定值、回路结构、保护、绝缘配合、布局、可靠性和可用性)的技术研究报告和其他文件，以及滤波器各分设备的技术规范。N GB/T 25093-2010 高压直流系统交流滤波器1 范围本标准规定了士80
12、0kV及以下电压等级直流输电工程交流侧滤波器的设计、试验、现场测量和安装维护等方面的内容。本标准仅考虑了交流侧谐波畸变和声频干扰频率范围内的滤波，不涉及用于滤除电力系统载波(PLC)频段和无线电干扰频段谐波的滤波器。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB 1207-2006 电磁式电压互感器(IEC60044-2: 2003 , MOD) GB 1208-20
13、06 电流互感器(IEC60044-1: 2003 , MOD) GB 1984-2003 高压交流断路器。EC62271-100:2001 ,MOD) GB 1985一2004高压交流隔离开关和接地开关(IEC62271-102:2002 , MOD) GB 10229-1988 电抗器(eqvIEC 60289: 1987) GB/T 11024. 1-2001 标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第1部分:总则性能、试验和定额安全要求安装和运行导则(eqvIEC 60871-1:1997) GB 11032-2000 交流元间隙金属氧化物避雷器(eqvIEC 60099-4:199
14、1) GB 16847-1997 保护用电流互感器暂态特性技术要求(idtIEC 60044-6: 1992) GB/T 20994-2007 高压直流输电系统用并联电容器及交流滤波电容器CIGRE/CIRED WG CC02 电能质量补偿用通用电能质量调节系统CIGRE JTF 36.05.02/14.03.03 交流滤波器设计用交流系统模型:阻抗模型概述3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3. 1 交流滤波器AC filter 由电容器、电抗器、避雷器、电阻器(如有)和测量装置组成，对一种或多种谐波电流提供低阻抗通道来吸收谐波电流的成套设备。3.2 特征谐波characteristi
15、c harmonic 由换流器本身的工作特性所决定的某些特定次数的谐波。对于脉动数为的换流器来说，换流器在交流侧产生的特征谐波次数为:kp士1，是为正整数。3.3 3.4 非特征谐波non-characteristic harmonic 不同于所属换流器的特征次的各次谐波。调谐频率tune frequency 使交流滤波器阻抗呈现只有纯电阻时的频率。1 GB/T 25093-2010 3.5 3.6 3. 7 3.8 (电压的)单次谐波畸变率individual harmonic (voItage) distortion Dn 定义如下:Dn=苦Xl式中=Un一所考虑的母线n次谐波相对地电压方
16、均根值EU1一-系统基波相对地电压方均根值。(电压的)总谐波畸变率tital harmonic (voItage) distortin THD Deff 定义如下:二在百式中:N一一所考虑的最高谐波次数。电话谐渡边形因数telephone harmonic form factor THFF 定义如下:THFF二J主(专XKnX) 2 X叫式中:U一线对地电压方均根值，u=屉LKn二(nX!o)/800(fo为基波频率kPnn次谐波噪声加权因数。用户customer ( 1 ) ( 2 ) 购买包括交流滤波器在内的高压直流换流站的机构。用户涵盖了业主、客户、买主、用户、使用者、雇主和购买者，也包
17、括代表用户的咨询顾问。3.9 承包商contractor 制造商或供货商。承包商对提交的高压直流换流站负全责，高压直流换流站作为一个系统，其中包括交流滤波器。承包商可与一个或多个分包商签订单个设备的合同。注:在签订工程供货合同前的阶段，用投标者代替承包商，指预期的承包商或投标人。3.10 2 调谐滤波器tuned filter 指调谐到一个或多个指定频率的滤波器。注:这种滤波器的品质因数Q相对较高，也就是说，它们具有低阻尼特性。滤波器的电阻器可能与电容器和电抗器(通常这仅仅是电抗器的损耗)串联，或与电抗器并联，这种情况下电阻器的值很大。调谐滤波器也被称为窄带滤波器，包括单调谐(例如11次)、双
18、调谐(例如11/13次和三调谐滤波器(例如5/11/13次)。GB/T 25093-2010 3. 11 阻尼滤波器damped filter 用来削弱多次谐波的滤波器，也称为宽带滤波器。通常包括一个与电抗器并联的电阻器，这将在高于调谐点的频率处产生阻尼特性。如果它们也被用来在比调谐频率高的频率处获得高阻尼特性，那么它们也可称为高通(HP)滤波器，包括单调谐高通阻尼滤波器(例如HP12)和双调谐高通阻尼滤披器(例如HP12/24)。3.12 (滤波器的)阶(fiIter) order 滤波器中传递函数微分方程的阶数。1) 一阶:一个简单的C或R-C电路，即并联电容器;2) 二阶:一个L-C电路
19、，即调谐滤波器(附录A中图A.l)或阻尼滤波器(附录A中图A.4); 3) 三阶:包括一个附加的电容器组，也就是双调谐滤波器(附录A中图A.2)或阻尼滤波器(附录A中图A.5)。组bank组由一个或多个分组组成，可由断路器一起进行投切(接通或断开)。见图1。lt二iJJI-J _._; !-l-c-一_.- ._-_._.- .-下-;.-lll;: 仨对lt!仨:;，.-ill主ljj占11iiIiiAiJill王王ij工e王:iEeZiiZe王iiZeZi;T_，才:-c，_才iitTR: n C .,J. : ，J.r气In-L.II I .11 r-l r-一- -., 组分组1 ,
20、支路l 注:不同虚线包含的是不同的滤波器组成。3.14 3. 15 图1支路、分组和组的定义分组sub-bank 由一个或多个可投切(接通或断开)的负载组成，可进行无功功率控制的分支。见图10支路branch 臂arm由元件(电容器、电抗器、电阻器)组合连接组成，构成的一个最小滤波器单元。见图1。3 GB/T 25093-2010 4 使用条件4.1 正常使用条件本标准给出的要求适用于在下列条件下使用的交流滤波器。4. 1. 1 海拨不超过1000 m。4. 1.2 环境空气温度类别设备按温度类别分类，每一类别用一个温度值后跟一个字母来表示，例如:-40 oC/A。该温度值表示设备可运行的最低
21、环境空气温度。字母代表温度变化范围的上限，在表1中规定了最高值。温度类别覆盖的温度范围为:一50oC十55oC。设备可投入运行的最低环境空气温度应从十5oC、-50C、一25oC、-400C、-500C这五个优先值中选取。表1温度范围上眼用字母代号环境温度;-c代号最高24 h平均最高年平均最高A 40 30 20 B 45 35 25 C 50 40 30 D 55 45 35 注2这些温度值可在安装地区的气象温度表中查得。表1是以设备不影响环境空气温度的使用条件(例如户外装置)为前提确定的。如果设备影响空气温度，则应加强通风和(或)另选设备，以保证表1中的极限值。在这样的装置中冷却空气温度
22、应不超过表1的温度极限值加5oC。任何最低和最高值的组合均可选作设备的标准温度类别，例如:一40oC/ A或50C/C。优先的标准温度类别为:-400C/A、一25oC/ A、一25oC/B、50C/A和-5oC/Co 4. 1.3 凤速安装运行地区的风速应不超过150km/h。4. 1. 4 污秽等级不高于皿级。4. 1.5 地震烈度安装运行地区的地提烈度不应超过8度。4.2 非正常使用条件非正常使用条件由制造方和购买方商定。5 设计在高压直流系统中，交流滤波器的主要作用为:一一为换流器产生的谐波电流提供通道，使换流站交流母线电压畸变率及电话谐波波形因数等指标达到限制要求;一提供换流阀所消耗
23、的无功功率，把换流站与交流系统的无功功率交换限制在保证交直流系统稳定运行的条件下。5. 1 设计内容高压直流系统交流滤波器设计主要包括以下几方面:4 GB/T 25093-2010 一一一依据系统研究所确定的元功补偿容量，确定交流滤波器分组(支路)数及分组容量。一一一根据工程实际情况，确定交流滤波器配置方案。交流滤波器的类型及选用导则见附录A。一-计算交流滤波器性能，具体包括计算换流站交流母线各次谐波畸变率、总谐波畸变率及电话谐波波形因数，使其满足要求。见附录B。一二计算交流滤波器设备稳态定值，即:计算稳态条件下流过滤波器各设备的电流、设备两端间的电压及对地电压。见附录C的C.1。一二计算交流
24、滤波器设备暂态定值，即:计算在故障或操作情况下流过滤波器各设备的暂态电流，确定滤波器避雷器参数，确定滤波器元件设备的保护及绝缘耐受水平。见附录C的C.2。5.2 允许畸变率的限值5.2.1 概述交流滤波器设计的性能目标是限制高压直流换流站交流母线处及周围网络电压和电流中各次谐披畸变及总谐波畸变所造成的不利影响。这些可能的不利影响包括:一一由于波形畸变引起用户设备及其他用户设备发热量、介质应力增大以及电子设备故障;一一在交流线路中流动的谐波电流，会通过感应对临近的通讯线路造成干扰。这种干扰应被限制在可接受范围之内;一-感应电压可能会危害到人员安全，并引起周围的通讯、信号及保护设备故障。本条描述用
25、于控制有害谐波影响的不同指标，讨论定义这些指标和确定限值时所要考虑的因素，提供现有直流工程所采用的限值范围和通用导则以及一些推荐的确定特殊限值的方法。5.2.2 电压畸变电压畸变是交流滤波器性能的主要指标。电压畸变是可在连接点上直接测量得到的值。通过限制电压畸变，将换流器注入交流系统的谐波电流以及由此产生的谐波电压限制到一个能保证向供电单位及连接到交流电网的客户提供合格供电服务的水平。电压畸变的最常用指标包括电压的单次谐波畸变率和电压的总谐波畸变率。研究中考虑到的最高谐波次数一般为50。5.2.2.1 电压畸变限值的确定确定电压畸变限值的一种方法是参照已有的工程。Dn范围:0.5%1. 5%。
26、对于500kV交流系统，奇次谐波Dn典型值取1%，偶次谐波D典型值取0.5%。Deff范围:1%4%(元典型值)。应注意，这些数值是指由于高压直流换流器而引起的畸变，不包括背景谐波产生的畸变。当用户:一一希望缩短工程周期;或一一缺少适当的研究工具或交流系统数据;或一一认为谐波畸变不会造成严重后果。用户可依据现有工程的经验数值确定畸变限值。根据这些限值设计的交流滤波器一般可满足要求。但是，由于没有深入研究，必须对工程进行审查，使限值适用于高压直流系统所连接的交流系统的特性。因此，对于一个具体的高压直流工程，依据已有工程的经验确定性能要求时，还要考虑以下几个方面的问题:一一当地对谐波限值的规定;一
27、一-电压等级(对于较高的电压等级，推荐使用更严的限值); 一一负荷区域的接近度;一一发电机的接近度;5 G/T 25093-2010 一附近的其他谐波源;背景谐波水平;一一网络结构(长距离线路和电容器组会在远方放大谐波电压，大网络中传输到负荷区域的谐波较低等)。5.2.2.2 短期及偶发条件下电压畸变的宽松限值对于一些不常见的短时(小于1h)情况，这些限值可放宽50%。具体情况可由用户和承包商协商确定。5.2.3 电话干扰电话干扰是与高压直流系统谐波畸变有关的一个普遍关心的问题。规定的电话干扰指标对交流滤波器的复杂性和造价有实质性的影响。因此，应对每个具体高压直流工程的要求和限值进行具体分析。
28、交流滤波器电话干扰性能通过由谐波电压和电流进行适当加权计算出的系数来规定。高压直流工程要求的THFF典型限值为1%。5.3 损耗5.3.1 交流露波器设备损耗5.3.1.1 滤波电容器/并联电容器的损耗对于额定功率较大的大型高压电容器组，损耗角越小，电容器组的损耗就越低。表2详细描述了典型全薄膜型电容器单元内的损耗组成。表2全薄膜型电容器单元的典型损耗损耗源损耗/(W/kvar)内熔丝型单元外熔丝型单元电介质0.05 0.05 放电电阻器0.05 0.05 其他(熔断器和接线0.05 0.01 合计0.15 0.11 表2中的损耗是典型值，保证值应高于20%的量级。元熔丝电容器具有与上述相似的
29、电介质、放电电阻器和接线损耗。假设谐波频率和基波频率下的损耗角相同，单个电容器组的功率损耗可按式(4)确定:N Pc =tanX In X Xcn 式中:P c-一滤波器电容器损耗;tanO一一电容器介质损耗角的正切值;N一最高谐波次数(典型值为50);n一一谐波次数;Icn 流过电容器的n次谐波电流;X囚一一电容器在n次谐波下的电抗。 ( 4 ) 除谐波滤波器之外，常使用并联电容器组来对换流站的元功进行补偿，其基波频率和谐波频率损耗可用与上述滤波器电容器相似的方法估算。5.3. 1. 2 滤波电抗器损耗通常，滤波电抗器和电阻器(如有是滤波器总损耗的主要来源，尤其是单调谐滤波器组或阻尼滤波器组
30、。谐波频率下的电抗器品质因数Q一般定义在标称值左右的特定误差范围内。在损耗计算中，应优6 先采用最小化的Q值(即最大电阻)而不是标称值。电抗器的功率损耗可按式(5)确定:N P1=艺CIln)2 XXln/qnJ 式中:P1-一一滤波器电抗器损耗;n一一谐波次数;N一一最高谐波次数(典型值为50);L 流过电抗器的n次谐波电流EX1n-一一电抗器在n次谐波下的电抗;qn 电抗器在n次谐波下的品质因数。5.3.1.3 滤波电阻器损耗滤波电阻器的功率损耗可按式(6)确定:N P, = In XRn 式中zP，一一滤波器电阻器损耗pn一一谐波次数;N一一最高谐波次数(典型值为50);I,n -流过电
31、阻器的n次谐波电流;Rn 电阻器n次谐波下的电阻。GB/T 25093-2010 . ( 5 ) ( 6 ) 滤波电阻器中的基波损耗一般较大，可通过降低电阻器基波损耗的方法降低滤波器的总损耗。5.3.2 并联电抗器损耗轻负荷情况下，并联电抗器损耗来源和常规输电系统中的相似。应注意的是，一般情况下，其在谐波频率下的损耗与基波频率下的损耗相比几乎是可忽略的。5.4 保护5.4. 1 概述交流滤波器保护应与交流开关场保护相配合。5.4.2 滤波器组和滤波器分组的总体保护这种保护不仅可保护滤波器内部设备，而且可保护滤波器外部设备，比如电流互感器和滤波器与接地线之间的导体。该保护也有利于检测接地故障和滤
32、波器连接损坏。5.4.2.1 短路保护依据回路的总故障阻抗，短路保护只在进线电流互感器和第一个滤波器设备的线路侧之间有效。短路继电器通常是电流互感器和滤波器之间导体保护的标准要求。依据电容器的涌流，跳闸信号延迟5 mslO ms是允许的。对于短路保护，为了能在二次回路中重现包括总直流偏移的短路电流，应使用较为精确的电流互感器。5.4.2.2 过电流保护过电流保护可作为标准保护要求，其只对电抗器起到真正的保护作用。5.4.2.3 过载保护虽然总过载保护只能保护承载滤波器主电流并具有最短热时间常数的最薄弱滤波器设备，但这种保护也是最重要的保护之一。因此，每种工况下都必须确定是否安装总过载保护和/或
33、是否分别安装电抗器和电阻器的单独保护。通常，总过载保护不能保护阻尼电阻器，因为通过阻尼电阻器的电流和滤波器主电流不成比例。阻尼电阻器只能通过测量单独的谐波来进行保护。在单调谐滤波器中，总过载保7 GB/T 25093-2010 护可用于电抗器和电容器的保护。5.4.2.4 差动保护这种保护通常作为主保护。由于滤波器和变压器零序阻抗之间的涌流谐振，差动保护可能在投切变压器时动作。差动电流整定值应很低(为主电流的20%30%)。差动保护能检测到相对地和相间故障，但不能检测孤立故障，比如滤波器支路设备的电弧放电。5.4.2.5 接地故障保护接地故障保护功能只能应用于中性点接地系统中星形中性点接地的滤
34、波器。接地故障保护采用过电流或反时限特性，并且使用三相星形连接的对地电流。该保护是差动保护可靠的后备保护，但动作较慢。它检测相间的每个不对称，也检测滤波器外部的不对称性。为防止外部故障引起误动，需要提高跳闸门槛值，跳闸信号的时间延迟必须很长，或者必须对相电流之和进行基波频率带通滤波。5.4.2.6 过电压和欠电压保护过电压保护是电容器的重要保护之一。过电压保护的信号可取自母线电压互感器，也可取自馈线回路中的电压互感器。任何快速过电压保护通常都应有5ms20 ms的时延，然后启动滤波器跳闸程序。应根据不同工况分别确定是否需要过电压保护。欠电压保护主要是系统控制功能而不是保护功能。这种功能也可被用
35、作联锁装置，以避免未完全放电的滤波器或并联电容器再带电。电容器如带有放电电压互感器，再带电可在5s内完成。在不带放电电压互感器的情况下，不能保证快速放电时，滤波器或并联电容器保护和断路器的合闸信号必须联锁，以保证电容器的完全放电。5.4.2.7 特殊保护功能和谐波测量根据不同的参数，比如滤波器设计类型、交流系统条件和其他特殊要求，可能坯需要附加其他保护功能。这些功能可包括谐波过电流成过电压保护。为了加强这种保护，可安装快速傅立叶变换CFFT)分析仪。5.4.2.8 母线和断路器故障保护母线和断路器故障保护不是滤披器和并联电容器的专用保护，而是一般的变电站保护要求。滤波器保护应和站内所有保护相配
36、合。5.4.3 独立滤波器设备的保护5.4.3.1 滤波电容器和并联电睿器的不平衡保护高压滤波电容器组或并联电容器组可布置为H形接线，通过检测H接线中的不平衡电流实现不平衡保护;高压滤波电容器组或并联电容器组还可布置为两个相同的支路，接成形，通过测量两个支路中的电流，计算两个支路中的电流差实现不平衡保护除了上述两种不平衡保护之外，不平衡保护也可采用如下方法实现:二中性点电压检测;电容器相间的电压差;一一电容器相间的电流差。与桥电流测量方法相比，以上方法的不足之处在于它们不仅灵敏度较低，而且跳闸信号时间延迟长。根据被保护设备的成本和重要性，不平衡保护应按如下要求提供:一一对不平衡电流进行基波频率
37、带通滤波。这可在保护回路内消除横向桥臂内的暂态涌流振荡。按主滤波器电流的比例对不平衡电流进行补偿，以消除电压变化对不平衡电流的影响。一一对太阳辐射引起的不平衡电流的缓慢变化进行补偿。更换桥元件之后，重新调整残留不平衡电流的影响到零。8 G/T 25093-2010 一一滤波器退出后，最近的完全补偿不平衡电流值的存储以及其与投入后电流的比较。一一补偿的不平衡电流与报警和跳闸信号限制的比较。一一对由一个电容器元件熔丝动作以及熔丝动作的最大允许数量引起的不平衡电流偏差值进行计算，这样可测量故障电容器元件的数量。一熔断的熔丝总数存储(也包含滤波器退出阶段)。如果计算的熔断的熔丝数量比预设值高，则应发出
38、报警和/或跳闸信号。一一确定故障电容器元件所在的电容器桥支路。根据故障电容器单元的数量选择不同报警和跳闸信号整定值。一按固定时间间隔，不平衡电流值在打印机或数字监测系统中进行记录。在中性点不接地或通过高阻抗接地的滤波器中，有可能构建两个星形连接的并联电容器组。在两个中性点之间可使用电流互感器以比较两个电容器组的不平衡性。对于这种布置，通过电流方向测量也可检测故障相和桥臂。5.4.3.2 低压调谐电容器保护在一些滤波器结构中需要附加小的低压电容器配置，可将低压电容器组的电压设计得较高。在一些类型的滤波器中，可通过检测滤波器的其他支路(比如，通过电阻器)的电流来保护低压电容器。5.4.3.3 过载
39、保护和滤波器失谐栓测电抗器和电阻器通常位于滤波器的接地端，而电容器在高压端。也可反过来。在第一种情况下，可使用相对较便宜的电流互感器为过载保护测量电抗器和电阻器的电流。在电阻器支路中有电流互感器的情况下，基波频率电流水平可用于确定滤波器的失谐程度。5.4.3.4 基波分量测量带有串联电抗器的低压电容器(比如C型滤波器)常用于减少并联电阻器中的基波频率损耗。通过滤波得到电阻器的基波频率电流，该基波电流可对电容器和电抗器进行灵敏的附加保护。对于C型滤波器，在额定基波频率下，阻尼电阻器支路中的基波频率电流应减小到零。如果与滤波电抗器串联的调谐电容器因为电容器元件的故障而改变，那么流过电阻器的基波频率
40、电流会增加，大多数情况下比正常频率偏差时会有更高的总量。另外，电容器/电抗器的配线损坏也可用这种方法检测。5.4.3.5 电容器熔丝电容器单元由大量的并联和串联电容器元件组成。电容器元件熔丝是一种限制单元损坏的保护形式，但不像过载或不平衡保护设备，它们不能防止其他单元由于错误的电压分布引起的损坏。电容器熔丝只隔离故障元件。外部并联的电容器数量以及交流系统短路电流不应影响元件熔丝的限流能力。外部电容器熔丝可排除电容器套管闪络故障。外部熔断的优点在于熔断的熔丝可通过目测快速、简单地检测。不足之处在于，当一个电容器元件出现故障时，整台电容器单元就会被断开;此外，外部熔丝暴露于周围环境中，易受外部环境
41、的影响。外部熔丝主要用于有很多并联电容器单元和相对很少串联单元的中低压电容器组。电容器单元中的每个电容器元件都有自己的熔丝，内部电容器熔丝可排除电容器元件故障，因而更加灵敏。通常，元件熔丝不是为电容器元件的过载保护设计的。它们不得不耐受仅由回路阻抗限制的很高的涌流和放电电流。因此，元件熔丝的熔断电流必须高于允许的最大元件电流。一个内部熔丝熔断的影响要小于外部熔丝。此外，内部熔丝免受周围环境的影响。内部熔丝主要用于有若干串联电容器单元的高压电容器组。要注意的是，内部熔丝不对可能导致外壳破裂的内部连接间的短路或可动部分和外壳之间的短路提供保护。9 GB/T 25093-2010 5.4.3.6 仪
42、用互感器的保护和额定值在有自动重合操作的辐射式电力系统中，可在重新带电前用感应式电压互感器(PT)确保电容器放电。PT可直接布置在滤波器的馈线上或变电站的其他馈线上。这种放电PT的额定值必须仔细地确定。确定PT额定值的主要条件是每单位时间(1h)所允许的放电次数所产生的总的热负载。允许放电次数的正常值大约是第1个小时内5次，以后每个小时内1次。滤波器支路的电流互感器大部分具有低变比。为了保护，特别是短路电流保护，必须确定二次绕组真实再现了一次故障电流。不平衡电流互感器的二次绕组应能耐受一次侧短路电流的影响。5.4.4 人员保护在带电前，每个电容器单元必须放电。完全放电和接地是在滤波器和并联电容
43、器回路上进行任何工作和维护前的绝对要求。在高压设备上进行任何工作之前，必须遵守国家和用户的相关安全工作标准。在接触前，应使用专用设备将电容器单元接地。5.5 抗震要求5.5.1 概述由电容器、电抗器、电阻器等组成的交流滤波器构架可能要经受地震时地面震动施加的机械负载。地震要求通常考虑这些构架最苛刻的机械负载。地震时随时间变化的地面运动导致滤波器构架振动，造成基础和滤波器设备产生机械应力，也引起构架相对于开关场中其他设备的移动。设备抗震设计的目的是为了在可接受的成本内得到构架在地震时足够好的性能。在剧烈地震的情况下，整个滤波器设计都可能受到影响，因此，优先选择机械性能较强的构架。足够的抗震性能是
44、指在地震中或之后，至少能保持设备的功能正常。这就要求:一一构架安全地固定在地面上，要考虑现场土壤质量;一一构架能耐受自身各个设备产生的机械应力，特别是支柱绝缘子;一一考虑可能出现的相对移动，电气连接应适当且与相邻结构间的间距应足够大。5.5.2 验证方法5.5.2.1 概述验证可能通过理论分析或试验得到。如果选择试验验证，那么以前对类似设计和地震要求的构架进行的地震验证试验结果是可接受的。5.5.2.2 采用分析法验证采用分析法进行地震验证要求用等效模型来再现滤波器构架。该模型必须足够详细，以精确地建立设备的静态和动态特性。因此，假设构架的质量集中于分散的几个点，这些质量点由代表构架机械特性的元件相连接。动态或静态的分析法主要取决于设备的类型。固有机械频率在地震频率范围内(0.1 Hz33 Hz) 的复杂结构，通常需要进行动态分析，多数情况下采用频谱分析法。10 通常使用下列分析法之一:a) 响应频谱分析由多个弹簧/质量构成的
