如何优化特高压直流滤波器？

1）特高压直流滤波器结构

在特高压输电系统中，直流侧的谐波主要来自12脉动换流器产生的12n次（n=1，2，3，……）特征谐波，及少量由于交流系统和换流站各设备参数不对称等因素而导致的非特征谐波。与±500kV超高压直流工程相比，特高压直流工程每个单极由两个12脉动换流桥串联构成，电压等级更高，其产生的谐波幅值更大，也更加严重。这些直流侧谐波可能对线路邻近的通信线路产生干扰，影响系统安全稳定运行，因此需要设置直流滤波器、平波电抗器以及中性母线冲击电容器等设备，将这种干扰限制在可接受的水平。

直流滤波器结构与交流滤波器类似，包括高、低压电容器，电抗器等。其主要电气应力参数有高压直流滤波电容器两端电压应力、决定电容器和电抗器两端以及高压和低压接线端对地爬电距离的电压、通过各元件的电流应力和产生可听噪声的电流等。随着承受电压的增加，特高压直流滤波器在外形尺寸上也十分巨大：如ABB公司为向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程提供的特高压直流滤波器，高度超过20m，整体质量超过80t。图21-11为某实际特高压直流工程中安装完成的直流滤波器。向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程中采用的直流滤波器设计方案如图21-12所示，每站每极分别设置一组三调谐2/12/39滤波器，安装在直流极母线和中性母线之间，调谐频率为100/600/1950Hz。

图21-11　安装完成的直流滤波器组

图21-12　向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程直流滤波器设计方案

直流滤波器性能的考核指标是直流极线及接地极引线上的等效干扰电流（Ieq），即线路上所有频率的谐波电流对邻近平行或交叉的通信线路所产生的综合干扰作用等同于某个频率的谐波电流干扰作用，这一谐波电流称为等效干扰电流。等效干扰电流是直流滤波器中一个非常重要的因素，与设备性能、系统运行安全性、甚至整体制造成本都有关。特高压直流输电工程中规定，双极运行时在所有直流滤波器投运情况下，考虑1～50次谐波电流的最严重组合情况，而其等效干扰电流值不得超过3000m A[6]。(www.xing528.com)

2）特高压直流滤波器特点

与交流滤波器及超高压直流滤波器不同，特高压直流滤波器有以下特点：

（1）直流滤波器无需像交流滤波器那样考虑无功补偿要求，所以其无功容量不需要比其滤波特性要求更大，且电容器的额定参数不是根据无功功率来确定而是按照线路电压、滤波要求和工程经济性决定的。

（2）交流滤波器在交流系统状态变化时可能出现谐振的问题，所以必须采用阻尼措施。而换流站直流侧阻抗恒定，允许使用准确调谐的直流滤波器。

（3）特高压直流滤波器承受的谐波电压比超高压工程中大幅增加，如果在等效干扰电流限制值不变的情况下，相应的高压电容器电容值将大幅增加。因此特高压直流滤波器的高压电容器元件无论是在成本上还是制造难度上都有大幅提升。为降低造价成本，在满足滤波效果且避免直流侧发生低频谐振情况下，要尽量减少直流滤波器支路数，减少直流滤波器支路中高压电容器的电容值，或者可以采用具有公共高压电容器的双调谐或多调谐滤波电路。另外，在现实条件允许情况下，如周围没有可能受到干扰的通信线路时，可以尽量放宽等效干扰电流（Ieq）限制要求，这样也有利于减少换流站中直流滤波器的造价。

（4）特高压直流滤波器中的高压电容器两端必须耐受比±500kV直流输电工程更高的直流电压，其平均工作场强约90～110kV/mm。由于直流滤波器中，电压分布需要考虑沿电容器单元端部瓷绝缘套管泄露电阻分布的不均匀性，以及谐波电压的影响，故在电容器单元内需要装设并联均压电阻。

（5）在实际工程中配置直流滤波器时，考虑到同一换流站的对称性，两极的直流滤波器配置应当一致。