一种高压直流滤波器的制作方法

本实用新型涉及电力设备技术领域，特别是涉及一种高压直流滤波器。

背景技术：

高压直流输电系统中，换流器单元在换相的过程中在直流侧产生谐波电压和谐波电流，这些谐波会引起直流侧设备的附加发热，对直流设备造成损害。如果谐波分量流过直流线路，还会对直流线路附近的电话线路造成严重干扰。在长距离高压直流输电系统的直流侧安装直流滤波器，能够有效抑制流入直流系统的交流谐波分量，直流滤波器对高压直流输电系统安全、稳定的运行有着非常重要的作用。

现有的抑制谐波的节本手段是在电力系统中装设各类滤波补偿装置，如无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器的结构简单、经济性好，已被广泛用于对电网进行滤波和无功补偿。谐波无源治理可以采用单调谐滤波器实现，单调谐滤波器只能滤除一个特定平率的谐波，一般电网中存在不同频率多种谐波分量，需采用多个单调谐滤波器并联实现，具有占地面积大、建设成本高、基波损耗大等缺点。双调谐滤波器和三调谐滤波器可以同时消除两个或三个不同频率的谐波，且其中一个谐振回路承受电压较低，因而与完成同样功能的两个单调谐滤波器相比具有明显优势。双调谐滤波器和三调谐滤波器连接高压直流母线与中性直流母线，可以滤除高压直流输电系统中的谐波干扰。

然而，现有的高压直流滤波器中，存在单个电容器承受大部分全部直流电压和谐波电压降的问题，因此极易在运行中发生电压击穿损坏，造成高压直流滤波器在不平衡保护产生不正确动作，影响高压直流输电系统安全、稳定运行。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种高压直流滤波器，以解决现有技术中的高压直流滤波器存在单个电容器承受大部分全部直流电压和谐波电压降，影响高压直流输电系统安全、稳定运行的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了如下技术方案：

一种高压直流滤波器，所述高压直流滤波器包括串联谐振回路以及并联谐振回路，其中，所述串联谐振回路与并联谐振回路相串联连；所述串联谐振回路包括第一电感元件与三条并联的子回路，所述第一电感元件与所述三条并联的子回路串联，每条所述子回路均包括相互串联的电容元件与可调式电压互感元件；所述并联谐振回路包括双调谐回路，所述双调谐回路包括并联连接的双调谐电容元件与双调谐电感元件。

优选的，所述串联谐振回路与高压直流母线相连，所述并联谐振回路与中性直流母线相连。

优选的，所述并联谐振回路与所述中性直流母线之间通过变压元件相连。

优选的，所述并联谐振回路还包括三调谐回路，所述三调谐回路包括并联连接的三调谐电容元件与三调谐电感元件，所述双调谐回路与三调谐回路串联。

由以上技术方案可见，本实用新型提供的一种高压直流滤波器，包括串联谐振回路以及并联谐振回路，串联谐振回路与并联谐振回路相串联连，串联谐振回路包括第一电感元件与三条并联的子回路，第一电感元件与三条并联的子回路串联，每条子回路均包括相互串联的电容元件与可调式电压互感元件；并联谐振回路包括双调谐回路，双调谐回路包括并联连接的双调谐电容元件与双调谐电感元件。通过设置三条并联的子回路，本实用新型提供的高压直流滤波器在调整高压直流输电线路的直流滤波过程中，当一条子回路中的电容元件内部分熔丝熔断时，另外两只子回路中的电容元件将会短路，从而使得滤波器避免发生雪崩击穿损坏，有助于维持高压直流输电系统安全、稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种高压直流滤波器结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电容元件结构示意图；

图示说明，

1-串联谐振回路，2-并联谐振回路，3-高压直流母线，4-中性直流母线，C11～C13-电容元件，C2-双调谐电容元件，C3-三调谐电容元件，L1-第一电感元件，L2-双调谐电感元件，L3-三调谐电感元件，R1-分布式均压电阻，R2-熔丝，T11～T13-可调式电压互感元件，T2-变压元件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种高压直流滤波器结构示意图，由图1可知，高压直流滤波器包括串联谐振回路1以及并联谐振回路2，其中，串联谐振回路1与并联谐振回路2相串联连；串联谐振回路1包括第一电感元件L1与三条并联的子回路，第一电感元件L1与三条子回路串联，每条子回路均包括相互串联的电容元件与可调式电压互感元件。第一条子回路包括相互串联的电容元件C11与可调式电压互感元件T11，第二条子回路包括相互串联的电容元件C12与可调式电压互感元件T12，第三条子回路包括相互串联的电容元件C13与可调式电压互感元件T13。并联谐振回路2包括双调谐回路，双调谐回路包括并联连接的双调谐电容元件C2与双调谐电感元件L2。本实施例提供的高压直流滤波器为双调谐滤波器，可以同时滤除两次数谐波，如3和5、7和9、11和24。电压互感元件可以在电流通过电容元件时可以保护电容元件，起到过压保护的作用。

串联谐振回路1通过断路器与高压直流母线3相连，并联谐振回路2通过断路器与中性直流母线4相连。并联谐振回路2与中性直流母线4之间通过变压元件T2相连，变压元件T2可以在电流通过电容元件时可以保护电容元件，起到过压保护的作用。

本实用新型提供的第二个实施例中，并联谐振回路2还包括三调谐回路，三调谐回路包括并联连接的三调谐电容元件C3与三调谐电感元件L3，双调谐回路与三调谐回路串联。本实施例提供的高压直流滤波器为三调谐滤波器。三调谐滤波器能够同时滤除3个不同频率的谐波，且只有一个处于高电位的电容器，可大大减小占地面积和降低滤波装置费用。

图2为本实用新型实施例提供的电容元件结构示意图。图2中的电容元件是指本实施例中的电容元件C11、C12、C13、C2以及C3。由图2可知，电容元件由数个电容器串联及并联组成。电容元件内部有分布式均压电阻R1，以保证各串联电容器承受均等的电压。电容元件内的电容器之间串接有熔丝R2。每个电容器所能承受的电压有限，加载在电容元件单元回路中的电压过高时，一串并联的电容器中某些电容器将会被击穿。同一串并联的电容器中剩余未被击穿的电容器中储存的能量将击穿与电容器串接的熔丝，使熔丝熔断。当一串并联的电容器中未被击穿的电容器中储存的能量不足以熔断熔丝时，电容元件会发生短路。通过设置三条并联的子回路，本实用新型提供的高压直流滤波器在调整高压直流输电路的直流滤波过程中，当一条子回路中的电容元件内部分熔丝熔断时，故障子回路短路，另外两条子回路中的电容元件也会短路，从而使得滤波器避免发生雪崩击穿损坏，有助于维持高压直流输电系统安全、稳定运行。

本实施例中，每条子回路中的电容元件由串联数量为S并联数量为P个的电容器组成。

高压直流滤波器工作时，当一条子回路出现一串电容器故障，高压直流滤波器中的不平衡电流计算方法为：

电容元件中每个电容器的的电容值为C0，电容元件的容值为

在串联谐振回路1无故障情况下，C₁₁＝C₁₂＝C₁₃，C₁＝C₁₁+C₁₂+C₁₃。

具体计算过程为：

当第一条子回路中电容元件C11中的m个电容器熔丝熔断时，该电容元件的容值C′₁₁为：

当第二条子回路中电容元件C12中的一排电容器短路时，该电容器元件的容值变为：该子回路的电容值变为：C₁₂+C₁₃。

电容器不平衡度Cub计算公式为：理想情况下C_ub为0。

正常运行情况下，流经高压直流滤波器的12次谐波电流为I12th。

一条子回路出现一串电容器故障时的不平衡电流ITD为：

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。