直流分压器结构原理及诊断方法

作者： 国自电气 时间：2024-06-14 09:20:37 阅读：55

    随着经济的增长，用电量持续加大，特高压直流输电技术在电力输送中的应用越来越广泛。在电网系统中，为了平衡电压，特高压换流站通常配备直流分压器。直流分压器用于测量直流电压，保持输电线路稳定，作用和交流电压互感器相同。在当前电网系统中，直流分压器测量对象是极母线和中性母线的直流电压，采样数据传入换流站极保护系统，精准测量，能够对特高压直流输电进行控制及保护。相较于交流电压互感器，直流分压器的故障率更高，电路发生故障需要及时排除，以免造成更大的损失。因此，对直流分压器的故障进行诊断和分析，对于保持电网系统稳定具有重要意义。为了对特高压换流站直流分压器的故障进行分析，解决分压器出现的故障问题，针对直流分压器结构和原理进行分析，分析直流分压器电容负载波形。通过输出波形与谐波分析，更好的明确发生故障的原理，为故障的诊断奠定理论基础。对实际案例出现的故障，开展直流分压器的现场勘察，对发生的故障类型进行诊断，对于分压器电容元件故障等隐患进行排查，经过分析和诊断，直流分压器故障得到消除，分析和案例具有一定的工程应用价值。

直流分压器结构及原理

1.1直流分压器结构在电力系统中，高压直流输电具有输送功率大、稳定性高的特点，广泛应用于远距离、大容量输电和电力系统联网。直流分压器是输电系统中重要的装置，在发生故障时电压变化速度快。直流分压器由一次分压回路、二次分压板组成，二次分压板连接电子隔离装置和控制保护系统。共同组成特高压直流分压器结构，直流分压器的结构决定了其在工作过程中可能出现故障。特高压直流换流站直流分压器结构如图1所示。由图1可知，在直流分压器中，一次分压回路由两部分组成，实现电压变换的方式是采用阻容分压的方式进行电压变换，一部分是高压单位，另一部分是二次分压和控制装置。控制装置能够在电压系统异常时进行电路保护，避免更大的故障出现。

1.2直流分压器原理为满足高压直流电压互感器频率响应试验的测试需求，本文搭建了由信号发生器、功率放大器、可调电感装置组成的高压宽频电源。高压宽频电源结构能够通过信号的收集和功率的放大，对线路做出调整，结构如图2所示。图2高压宽频电源结构输入信号通过低压运算放大级驱动后，推动功率放大级，得到快速跟随输入信号的高电压输出。根据这种原理可以得出整个系统的波形图。直流分压器对电路具有保护作用，能够提高电路的稳定性。

1.3直流分压器电容负载波形为了保证系统能够正常工作，整个系统通过220V交流输入供能，在输电过程中电流不发生变化。高压输出信号通过负反馈通道构成闭环控制，有利于维持线路稳定，作用在运算放大器上以提高功率放大器的输出稳定性。正常工作时，不会出现跳闸，当负载电流过大，超出负载能力，功率放大器会自动跳闸以保护其内部电路，波形图如图3所示。图3输出波形与谐波分析输出波形和谐波能够反映出直流分压器的状态，谐波与电流大小有关。线路电流和频率会影响直流分压器带宽，直观表现在外部就是波形的变化。当输出电流大于40mA时，直流分压器输出的电压波形开始畸变。出现变化容易导致系统正常工作，正弦波波峰因数变小，变得不稳定。当波形出现变化时，即可通过变化的特点进行直流分压器存在故障的判断。电路系统为保障内部电路，会出现跳闸以避免更大损害。因此，当电网系统出现故障需要进行诊断时，可以通过输出波形对直流分压器故障进行诊断。