胶东站交流滤波器防鸟害措施的研究

胶东站交流滤波器防鸟害措施的研究

杨勇于洋李浩程宁

(国网山东省电力公司检修公司山东济南250000)

摘要：交流滤波器场内的高压电容器塔为塔层结构，层间间距小，一旦有鸟飞入就可能导致层间放电造成电容器不平衡保护动作,为了防止滤波器鸟害事故，提高直流系统运行可靠性，以胶东换流站交流滤波器不平衡保护动作进行分析，提出安装超声波驱鸟器、涂刷绝缘材料、安装激光驱鸟器、利用智能巡检机器人驱鸟等五种方法，多种手段全方位预防鸟害，也为其他直流换流站提供方法和借鉴。

关键词：直流系统；交流滤波器；防鸟害；措施

0引言

胶东换流站是宁东-山东±660kV直流输电工程的受端换流站，额定输送功率4000MW，约占山东电网有功负荷的1／10[1]。换流站地处青岛市胶西镇付村，站址周边为大量村庄及农田，这种环境非常适合鸟类的繁衍生息。换流站自投运以来，多次发生因喜鹊导致交流滤波器跳闸事故，严重降低了设备运行可靠性指标，如果交流滤波器运行组数不满足绝对最小滤波器组数，会造成直流功率回降或者直流系统闭锁恶劣后果。本文通过分析飞鸟引起交流滤波器不平衡保护动作情况，提出六种防鸟害措施及建议，对胶东换流站以及其它直流换流站安全稳定运行具有重要意义。

1交流滤波器及高压电容器不平衡保护

1.1交流滤波器

在直流输电系统中，换流器换流过程需要消耗大量的无功，导致系统无功缺额，同时换流器本身就是个很大的谐波源，其产生的大量谐波注入交流电网，会造成交流侧电压严重畸变。为了保证良好的电能质量，根据电力系统无功就地平衡的原则，直流输电系统的整流站和逆变站都要装设交流滤波器。其中交流滤波器内高压电容塔结构最为复杂。高压滤波电容器塔采用电容器单层台架逐层堆积的多层积木式结构；电容器结构紧凑，占地面小，但是这种塔层式结构确也却也非常适合鸟类飞行穿越。喜鹊本身体长，展翅飞翔穿过塔层时，排便或者翅膀微开时都极容易短接空气间隙，造成设备的层间短路或接地短路，引起设备故障。

1.2电容器不平衡保护

高端的电容器是交流滤波器中最重要的组成部分。它承受了大部分的母线电压，容易在电容器损害后发生雪崩，造成爆炸，为了有效保护这些电容器，现场一般把电容器分成4组大小相同的部分，用H型接线连接起来[5]。正常情况下由4组电容器的电容相同，中间的桥接线上没有电流流过，如果某个桥臂发生故障，桥上就有不平衡电流流过。电容器不平衡保护采取电容器不平衡电流与接地侧电流计算出来的比值与整定值，如果大于某一阈值，经过延时，保护出口跳闸[6]。

2电容器不平衡保护动作分析

某时刻，5631ACF交流滤波器（SC型并联电容器）电容比值不平衡三段跳闸，一次设备检查及故障录波检查如下：

查看故障录波图显示跳闸时刻5631并联电容器B相不平衡电流T1二次值18.6A左右，C相接地侧电流T3二次值为0.42A，而电容比值不平衡三段保护动作定值，为T1/T3=0.99，延时20ms；因此保护正确动作。故障录波图如下所示：

检查5631ACF交流滤波器B相高压电容器塔中间7层横担上方与8层横担下方有明显放电点，并在塔下方发现一只死喜鹊。使用电容测试仪测量对B相电容器塔进行桥臂电容测量，对所有电容器进行接头检查，结果正常。四个桥臂电容分别为2.36、2.38、2.37、2.35，桥臂电容基本相等。

综上所述，飞鸟短路是引起5631交流滤波器跳闸的直接原因。

3改进措施

鸟类在胶东站范围内的活动对直流设备的安全运行构成的威胁显而易见，为了直流系统的稳定运行，胶东站的防鸟害工作已刻不容缓。以目前其他变电站丰富和成熟的防鸟害措施作参考，胶东站站防鸟害预防对策有以下几个方面。

3.1安装超声波驱鸟器。超声波驱鸟器采用的是超声波脉冲干扰的方式，产生让鸟类感到烦躁不安的环境，从而达到驱鸟的效果，胶东换流站装设了16kHz-25kHz、覆盖半径15-25m、功率为3.5W的驱鸟装置，达到驱鸟效果。安装驱鸟器时，应注意安装位置，确保滤波器电容器塔每个位置至少有2个驱鸟装置覆盖，以达到驱鸟效果。

3.2安装激光驱鸟器。鸟类对于波长为532nm的绿色激光非常敏感，激光驱鸟器工作时发出一束“棒状”绿色激光，鸟类犹如看到一根绿色大棒扫射过来，受到惊吓而恐慌逃跑。但是该激光驱鸟器，在光线昏暗或者夜间使用具有更佳的效果。

3.3生物驱鸟法。定时播放飞鸟的天敌如老鹰的叫声或者鸟类受鸟受害时的声音。经过观察统计，导致胶东换流站交流滤波器跳闸的飞鸟为喜鹊，规律是每天早晨太阳升起时，或者下午三点至四点比较活跃，在换流站内外飞动频繁、觅食嬉戏。因此，胶东换流站下载了各种鹰叫声及喜鹊受害声，利用站内广播呼叫系统在大山雀活动频繁的时点循环播放。

3.4涂抹绝缘材料。交流滤波器组电容器塔电容器与上层金属构架之间距离为380mm。一旦飞鸟展翅，就可能造成层间短路，经过历年统计，也证明了飞鸟引起塔层之间钢架结构放电是滤波器跳闸的直接原因，因此胶东换流站在年度检修期间对电容器塔钢架结构和电容器外壳喷涂了绝缘材料。

3.5利用站内智能巡检机器人驱鸟。500kV变电站及直流换流站基本都配置了巡检机器人进行巡检，可在巡检机器人搭载超声波驱鸟系统，该系统和超声波驱鸟装置原理一样，不同的是为可以随机切换超声波频率，鸟类不宜产生适应性[7]，和站内超声波驱鸟器装置配合使用，达到驱鸟效果。

4结语

本文分析了飞鸟引起交流滤波器保护动作的原因及后果，提出了胶东换流站目前实施的几种驱鸟后果，胶东换流站将继续探索各类驱鸟方式，例如装设驱鸟网等，进一步优化防鸟害措施，提高直流系统可靠性，确保外电入鲁大动脉稳定运行，也为其他直流换流站交流滤波器场内驱鸟提供借鉴。

[1]刘本粹.西北电网外送暨宁东-山东±660kV高压直流联网示范工程浅议[J].电网与清洁能源，2010,26（1）:9-13.

[2]浙江大学.高压直流输电[M].北京：电力工业出版社，1982

[3]甘捧.电力电容器兴安直流兴仁换流站交流滤波器运行分析[J].电力电容器与无功补偿，2011，32（3）：66－69

[4]赵畹君．高压直流输电工程技术[M]．北京：中国电力出版社，2004.

[5]文继锋.交流滤波器保护配置和实现[J].电力系统自动化，2006.30（2）：109-112.

[6]国网电网公司运维检修部.直流换流站运维技能培训教材换流站运行[M].北京:中国电力出版社，2012.

[7]李坤，基于多普勒检测技术的智能驱鸟器[J].电子技术，2012.39（4）：35-37.

作者简介：

杨勇（1986），男，助理工程师，从事高压交直流系统运行、维护；

于洋（1986），男，助理工程师，从事高压交直流系统运行、维护；

李浩（1983），男，助理工程师，从事高压交直流系统运行、维护；

程宁（1983），男，助理工程师，从事高压交直流系统运行、维护