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摘要：介紹了電力線路載波器的工作原理，結合實例詳細闡述了電力線路載波器在濾除高次諧波、提高電力通信質量方面的重要作用。最后提出電力線路載波器在運行維護過程中的風險，指出調諧元件發熱起火，最終導致整個干式電抗器起火是后果最嚴重的風險，取消交流電力線路載波器不會影響換流站無功補償，是消除該風險的可行方法。

關鍵詞：電力線路載波器；原理；無功補償

引言

電力線路載波器（powerlinecarrier）簡稱“交流PLC濾波器”，安裝在換流站的交流場區域，用于濾除換流器產生的高次諧波，避免高次諧波進入交流電網對載波通信、繼電保護、安穩等裝置產生干擾[1]。隨著我國電力系統的快速發展，電力線路載波器被大量安裝在超高壓、特高壓直流輸電工程的換流站。近幾年，因電力線路載波器故障而導致遠距離、大容量直流輸電系統強迫停運的事故屢見不鮮，事實表明，電力線路載波器在長期運行過程中確實存在起火的風險。

1電力線路載波器工作原理與作用

1.1電力線路載波器原理

電力線路載波器由干式電抗器、電容器組和調諧元件三部分組成，調諧元件安裝于干式電抗器內部。電力線路載波器并聯于換流器與交流電網之間，如圖1所示。電力線路載波器實質是一個LC無源網絡，LC諧振電路維持諧振濾波特性，同時也能部分補償源阻抗或負載阻抗變動對濾波特性的影響[2]。調諧元件一般由電容、電阻組成，有串臂和并臂兩種結構，串臂調諧元件影響電力線路載波器在整個高頻段的特性，并臂調諧元件影響電力線路載波器在高頻段某個頻率點的特性。通常情況下，安裝串臂調諧裝置后，電力線路載波器即可濾除特定范圍的諧波。若安裝串臂調諧裝置后，高頻段仍有部分諧振點噪聲超標，可安裝并臂調諧裝置[3]。以某±500kV換流站的電力線路載波器為例，其工作頻率是30～500kHz，如圖2所示，其中在30～100kHz頻率呈現較高的阻塞阻抗。實際應用中能夠對100kHz以下的高頻諧波噪聲起到較好的阻塞作用，阻止噪聲信號串入線路對載波通信造成干擾。

1.2電力線路載波器的作用

換流器產生的諧波除低頻分量外，還有高頻分量，頻率超過20kHz的分量為電力線路載波噪聲。電力線路載波器的作用為濾除換流器產生的頻率超過20kHz的高次諧波，換流站不裝設電力線路載波器的直接后果是交流出線端部諧波干擾水平超標，同時，與本廠站相連的其他廠站交流母線諧波干擾水平也將超標，影響通信質量，可能導致繼電保護裝置誤動。某±500kV換流站與周邊變電站電氣連接情況如圖3所示。站A、變電站B、變電站C，均采用光纖通道通信，但與該換流站電氣連接的變電站A與其他廠站通過載波通道通信，若該換流站未安裝電力線路載波器，諧波將流過變電站A與變電站D的載波通道，若變電站A或變電站D的縱聯保護載波機判斷該信號為保護允許的跳閘信號，將導致縱聯保護誤動。

2電力線路載波器對無功補償的影響

電力線路載波器由電容、電抗、避雷器等組成，但幾乎不會影響換流站無功補償效果。常規直流輸電工程送端、受端換流站各安裝大量交流濾波器，用于補償換流器從系統吸收的無功，使換流站交流母線電壓保持在一個合理范圍內。在電力線路載波器設計階段，在保證阻塞高頻諧波噪聲的前提下，應盡量選擇容量較小的電容、電抗，使載波器無功容量較小。某±500kV換流站直流系統額定功率3200MW，交流濾波器最多可提供容性無功2016Mvar，但兩組電力線路載波器共產生容性無功約60kvar，對系統無功補償效果影響甚微。

3電力線路載波器的運行風險

電力線路載波器的電阻、電容元件要承受巨大的無功電流和無功電壓，運行工況惡劣。表1為某電網公司部分換流站從2008年至今電力線路載波器故障統計情況[4]。從表1可知，電容器滲漏油、接線板發熱是主要運行風險。調諧元件發熱概率不高，但調諧元件發熱經常導致起火，最終會使整個干式電抗器起火，是后果最嚴重的風險，將直接導致直流單極閉鎖或強迫停運，不僅影響供電可靠性，而且危害電網安全。調諧元件由電容、電阻及并聯在電容旁邊的避雷器組成。調諧裝置發熱起火是由于運行中的電力線路載波器在某一頻率點會發生串聯諧振，導致調諧裝置流過較大諧振電流而發熱，長期運行易使電容或電阻老化甚至電擊穿，從而發生火災。

4結語

電力線路載波器起著濾除換流器產生的高次諧波，避免高次諧波進入交流電網，防止繼電保護裝置誤動的作用，但也存在運行風險。近五年，國家電網公司和中國南方電網有限責任公司均出現過多次因交流PLC濾波器故障而導致直流輸電系統強迫停運的電力事故，故障原因主要為調諧元件發熱起火、電抗器匝間擊穿、電抗器起火。為消除這類風險，可研究取消交流PLC濾波器是否對電力載波通信產生干擾，若取消交流PLC濾波器后，背景噪聲在可接受水平，可考慮取消已投產的交流PLC濾波器。國家電網公司、南方電網公司的常規直流輸電工程已有取消交流PLC濾波器或交流PLC濾波器調諧裝置的實例[5]。

［參考文獻］

[1]張琪祁，郝全睿，黃瑩，等.直流輸電系統PLC噪聲濾波器的設計[J].高電壓技術，2009，35（9）：2299-2305.

[2]鄭勁，文俊，石巖，等.特高壓直流輸電直流側高頻干擾及濾波器型式[J].高電壓技術，2006，32（12）：174-177.

[3]劉麗芳，杜明軍.高壓直流換流站載頻噪聲濾波器研究[J].電力系統通信，2006，27（12）：49-53.

[4]肖遙，張小武，鄔雄，等.HVDC換流站取消載波通信噪聲濾波器的可行性[J].電力系統自動化，2007，31（10）：102-107.

[5]陳岳.興仁換流站換流閥噪聲對電力線載波系統的干擾[J].電力系統通信，2006，27（5）：30-36.

作者：孫上元 朱僑杰 楊海亮 單位：中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司柳州局