交流滤波器的阻抗特性分析

特高压江门换流站交流滤波器的现场试验作者：万小春来源：《华中电力》2013年第10期摘要：文章对南方电网公司糯扎渡送电广东特高压直流输电工程±800kV江门（侨乡）换流站交流滤波器的配置、性能要求以及交流滤波器的现场试验项目和方法进行了阐述，并着重通过模拟正常工况、电容器单元件击穿短路以及开路情况下滤波器现场试验结果的对比，分析了正常运行及故障工况下对滤波器调谐性能和不平衡电流测试结果的影响。

为交流滤波器设备交接试验、预防性试验规范化以及运行维护提供了一定的技术支撑。

关键词：特高压直流；换流站；交流滤波器；现场试验引言与特高压交流相比，特高压直流输电工程不仅具有输电容量大、输电距离长的特点，而且可以实现电力系统的非同步联网，通过对输送功率进行快速灵活的控制，还能有效地阻尼交流系统低频振荡。

基于这些特点，直流特高压工程在电网公司战略目标中占有越来越重要的地位。

直流输电工程中，换流器作为一种非线性有源器件，是换流站内主要的谐波源，在其运行过程中会产生的各种谐波电流通过换流变压器网侧注入交流系统，如果不加以控制，必然会影响交、直流系统的正常运行。

因此必须通过加装滤波器装置来限制谐波的影响。

鉴于特高压直流换流站较常规直流换流站换流器产生的谐波电压更高，谐波含量也更加丰富，这就对特高压直流工程换流站中的滤波器的配置，现场试验以及运行维护提出了更高的要求。

一、交流滤波器配置1、配置方案设计的主要内容高压直流系统交流滤波器配置设计主要包括以下几方面：1）依据系统研究所确定的无功补偿容量，确定交流滤波器分组（支路）数及分组容量；¬2）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；¬3）计算交流滤波器设备稳态定值及暂态定值。

2、性能指标的计算及限值的确定对于50HZ交流系统，世界上一些主要的工业国家和部分高压直流输电工程普遍使用以下三种谐波指标：单次谐波电压畸变率总的谐波电压畸变率电话谐波波形因数式中，是所考虑的母线n次谐波相对地电压有效值；是系统基波电压有效值；n为谐波次数；是n*50/800； =n次谐波噪声评价系数/1000。

十二脉动高压直流输电系统交流滤波器设计王刘拴;程汉湘;陈跃涛;石信语;彭琼【摘要】在单极十二脉动高压直流输电系统PSCAD/EMTDC模型的基础上,仿真分析该系统未采取任何滤波装置时交流侧电流的谐波特点,依据谐波分析结果确定滤波方案,设计滤波器相关参数,并且运用MATLAB软件绘制滤波器的阻抗特性曲线,最后通过对比加装滤波器前后交流侧电流快速傅里叶变换分析结果,验证该滤波器设计方案的合理性.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2013(026)011【总页数】4页(P79-82)【关键词】高压直流;十二脉动;PSCAD/EMTDC;交流滤波器;单极【作者】王刘拴;程汉湘;陈跃涛;石信语;彭琼【作者单位】广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TM714.3高压直流输电相比交流输电在技术和经济上有着独特的优势，在远距离、大容量输电和全国联网中起着越来越重要的作用[1]。

谐波问题是高压直流输电系统的一个重要的技术问题。

高压直流输电线路整流侧和逆变侧的换流装置需要补充大量的无功功率[2]，换流装置在运行时会在直流侧和交流侧产生大量谐波[3]，恶化电能质量[4]，增加设备的附加损耗和发热，干扰系统的正常通信等[5]。

无功补偿装置和交流滤波器是换流站的重要组成部分，对整个直流输电系统的性能具有重要的影响。

无源滤波器具有可靠性高、成本低的特点，广泛应用在电力系统谐波抑制中。

本文研究高压直流输电系统交流侧滤波器相关参数的设计方案。

本文基于单极十二脉动高压直流输电系统研究交流滤波器的设计，仿真模型如图1所示。

系统直流电压等级为500 kV，输电容量为1 000 MW，换流站采用由两个六脉动桥串联而成的十二脉动整流器，整流侧变压器容量为603.73 MVA，逆变侧变压器容量为591.79 MVA，整流侧和逆变侧变压器均采用星形/三角形和星形/星形串联接线方式，漏阻抗标幺值为0.18，整流侧和逆变侧的变比分别为345kV/211.25 kV和230 kV /206.55 kV。

高压直流输电总结高压直流输电总结一、高压直流输电概述：1.高压直流输电概念：高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路，由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。

注意：高压输电好处是在输送相同的视在功率S的前提下，高压输电能够降低输电线路流过的电流，减少线路损耗，提高输送效率（,）。

2.高压直流输电的特点：（1）换流器控制复杂，造价高；（2）直流输电线路造价低，输电距离越远越经济；（3）没有交流输电系统的功角稳定问题；（4）适合海底电缆（海岛供电、海上风电）和城市地下电缆输电；（5）能够非同步（同频不同相位，或不同频）连接两个交流电网，且不增加短路容量；（6）传输功率的可控性强，可有效支援交流系统；（7）换流器大量消耗无功，且产生谐波；（8）双极不对称大地回线运行时存在直流偏磁问题和电化学腐蚀问题；（9）不能向无源系统供电，构成多端直流系统困难。

3.对直流输电的基本要求：（1）能够灵活控制输送的（直流）电功率（大小可调；一般情况下，应能够正反双向传送电功率（功率方向可变）；（2）维持直流线路电压在额定值附近；（3）尽可能降低对交流系统的谐波污染；（4）尽可能少地吸收交流系统中的无功功率；（5）尽可能降低流入大地的电流。

注意：大地电流的不利影响包括①不同接地点之间存在电位差，形成电解池，造成电化学腐蚀；②变压器接地中性点流过直流电流，造成变压器直流偏磁，使变压器噪声增加、损耗加大、振动加剧。

4.高压直流输电的适用范围：答：1.远距离大功率输电;2.海底电缆送电;3.不同频率或同频率非周期运行的交流系统之间的联络;4.用地下电缆向大城市供电;5.交流系统互联或配电网增容时,作为限制短路电流的措施之一;6.配合新能源供电。

二、高压直流输电系统的基本构成：1.双端直流输电的基本构成：（1）单极大地回线（相对于大地只有一个正极或者负极）：图2- 1（2）单极金属回线：图2- 2（3）双极大地回线（最常用）：图2- 3（4）双极单端接地（很少用）：图2- 4（5）双极金属回线（较少用）：图2- 5（6）并联式背靠背：图2- 6（7）串联式背靠背：图2- 72.多端直流输电的基本构成：（1）三端并联型；图2- 8（2）三端串联型；图2- 9注意：这里的“双端”、“多端”指的是所接换流站的个数（交流电网接入点的个数），而不是换流器的个数。

三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究一、概述随着可再生能源的快速发展，三相并网逆变器在分布式发电系统中扮演着越来越重要的角色。

由于并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量，滤波器的设计成为了一个关键问题。

LCL滤波器以其良好的滤波效果和较小的体积优势，在三相并网逆变器中得到了广泛应用。

LCL滤波器由电感、电容和电感组成，其特性分析对于优化滤波效果、提高电能质量具有重要意义。

本文将对三相并网逆变器LCL滤波器的滤波特性进行深入分析，包括其频率特性、阻抗特性等，以揭示其滤波机理和影响因素。

为了充分发挥LCL滤波器的优势，对逆变器的控制策略进行研究也是必不可少的。

本文将对三相并网逆变器的控制策略进行探讨，包括传统的PI控制、无差拍控制以及基于现代控制理论的先进控制策略等。

通过对不同控制策略的比较和分析，旨在找到最适合LCL滤波器的控制方法，以提高并网逆变器的性能和稳定性。

本文旨在通过对三相并网逆变器LCL滤波特性的分析和控制研究，为优化滤波效果、提高电能质量提供理论支持和实践指导。

这不仅有助于推动可再生能源的发展，也为电力电子技术的创新和应用提供了新的思路和方法。

1. 研究背景和意义随着可再生能源的快速发展和智能电网建设的深入推进，三相并网逆变器作为新能源发电系统与电网之间的关键接口设备，其性能与稳定性对于电力系统的安全、高效运行至关重要。

在实际应用中，并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量。

为了降低谐波污染，提高电能质量，LCL滤波器因其良好的滤波性能被广泛应用于三相并网逆变器中。

LCL滤波器作为一种典型的无源滤波器，能够有效地抑制并网逆变器产生的高频谐波，降低其对电网的污染。

LCL滤波器的引入也给并网逆变器的控制系统带来了新的挑战。

一方面，LCL滤波器的参数设计需要综合考虑滤波效果和系统稳定性另一方面，由于LCL滤波器固有的谐振特性，如果不加以控制，很容易引发系统振荡，影响逆变器的正常运行。

特高压直流换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析摘要：特高压直流换流站配置的交流滤波器兼具特征谐波滤除和无功补偿功能,但其易与电网背景谐波阻抗相互作用导致低次谐波放大现象。

交流电网谐波阻抗的获取是交直流系统谐波特性分析及交流滤波器设计配置的基础。

文中根据电网谐波阻抗特性较为复杂,难以建模计算的特点,提出了一种基于换流站不同运行工况的500kV交流电网背景谐波阻抗实用估算方法;定义了交流滤波器组谐波增益指标,通过该指标分析了特高压直流换流站交流滤波器组对电网低次谐波的放大机理;研究了交流滤波器参数与放大作用间的关系,提出了2种交流滤波器的改造方案。

最后,以扎鲁特换流站测试数据为例,结合电网背景谐波阻抗估算结果,对其5次谐波放大问题进行了理论分析,并对交流滤波器改造方案进行了探讨。

关键词：特高压直流;换流站;交流滤波器组;电网谐波;谐波放大;谐波阻抗引言特高压直流输电技术具有输送容量大、传输距离远、非同步联网、不增加系统短路容量等优势，但由于其技术特性，换流站对交流电网除相当于一个电源或负荷外，还相当于一个谐波电流源，在运行时会产生大量高次谐波电流，因此需要在换流站内设置多组交流滤波器组进行滤波，避免谐波进入交流系统。

1交流滤波器组概述特高压直流换流站交流滤波器按功能分为HP3滤波器、BP11/BP13滤波器、HP24/36滤波器、SC电容器等4种，其中SC电容器又分为不带阻尼电抗器和带阻尼电抗器等2种，实际工程中配置的滤波器种类和数量需根据换流站成套设计单位研究结论确定。

以HP3交流滤波器为例，该滤波器接线见图1，典型平面布置见图2。

HP3交流滤波器进线导体接入后，先与F1避雷器并联，并接入C1电容器塔高压侧，然后导体从C1电容器塔低压侧图1HP3交流滤波器接线引出后，分为三路，一路接入电阻器回路，连接R1电阻器和T3电容器，一路接入电抗器回路，连接L1电抗器和C2电容器，然后两路汇合后接入T2 图2HP3交流滤波器典型平面布置电流互感器，然后接地，第三路接入避雷器接地回路，连接F2避雷器和T5电流互感器，然后接地。

一起交流滤波器电抗谐波过负荷保护跳闸原因分析摘要：本文介绍了换流站交流滤波器构成，研究了交流滤波器电抗器过负荷保护的原理，并针对发生的交流滤波器跳闸事故进行原因分析，最终提出了运维建议。

文中交流的经验对换流站的运维具有一定参考价值。

关键词：高压直流；交流滤波器；过负荷0引言高压直流输电系统采用电网换相实现交流—直流或直流—交流的变换，换流装置交流侧电压与电流的波形为非标准正弦波，换流器由于换相产生的谐波电流或谐波电压流入交流系统后，将使系统电压波形发生畸变，造成不良影响和危害。

[1—4]为滤除直流系统的谐波电压和电流以避免对交、直流输电系统造成的危害，同时补偿直流系统消耗的无功功率，通常需要采取措施进行无功补偿及滤波。

目前在高压直流输电工程中进行无功补偿和谐波抑制较常用的方法是采用无源滤波装置——交流滤波器，为确保交流滤波器的安全可靠运行，每组交流滤波器均配置冗余保护设备，其中电抗器过负荷保护是交流滤波器的重要保护之一，用以确保运行中交流滤波器电抗器发生损坏后，保护装置能够及时检测到故障并切除故障滤波器，保护系统稳定运行。

1换流站交流滤波器配置换流站配置的交流滤波器有滤除换流器产生的谐波电流和向换流器提供无功两个任务。

换流站配置的交流滤波器型号一般有：HP11/13型，HP24/36型，HP3型和SC型。

各型号滤波器的结构、各个元件的参数不同，以达到滤除不同次数谐波的目的。

交流滤波器的基本原理是：通过电抗器、电容器和电阻器的组合，使某次谐波流经它时所呈现的阻抗很小，从而将谐波电流导出系统，达到滤除谐波的功能；同时电流流经电容器、电抗器时能够产生一定的无功功率，从而达到提供无功的功能。

本文以HP24/36型交流滤波器为例对其工作原理进行介绍。

HP24/36交流滤波器的原理图如图1所示：图1：HP24/36交流滤波器的原理图该滤波器为双调谐滤波器，有两个谐振频率，可以同时吸收两个邻近频率的谐波，回路对24、36次谐波呈现低阻抗特性，使24、36次谐波电流能流入大地；对基波呈现电容特性，用于提供无功补偿。