110kV AIS隔离开关分合操作瞬态电场的模拟实验研究

在空气绝缘变电站(air insulated substations,AIS)中,为了研究隔离开关分合空载母线产生的空间电磁环境对站内一次侧电子设备的影响,需要在实际变电站现场进行大量重复实验以获得空间电磁环境变化规律,但这对正常电力运维是不现实的。文中设计了可以模拟实际隔离开关操作产生的瞬态电磁场的隔离开关模拟骚扰源,利用该源对110 kV AIS隔离开关分合操作产生的电场随母线参数、隔离开关触头距离、电源容量进行研究。研究结果表明:该系统可以产生频率在0.9～2 MHz左右、强度在6～20 kV的空间瞬态电场,与现有文献报道的110 k V AIS站隔离开关操作实测瞬态电场数据相吻合。     

330kV开关站内隔离开关动作VFTO辐射场的测量与分析

为了对隔离开关动作产生瞬态辐射场的波形特征进行研究,文中对330 kV开关站内隔离开关动作所产生的VFTO辐射电场进行了测量与分析。研制了一套能够适应复杂电磁环境应用的电场测量系统;开展了针对不同线侧隔离开关操作所产生VFTO辐射电场的测量工作;从时域和频域对其测试结果进行了研究分析。研究结果显示:距开关3 m处,隔离开关动作产生的辐射电场强度幅值可达4.65 kV/m;辐射电场频谱分布在200 MHz以下,且在某几个特征频率上集中分布;母线侧及出线侧隔离开关操作产生的VFTO辐射场具有不同的频谱分布;隔离开关的分闸及合闸操作产生的VFTO辐射场具有不同的频谱分布。     

GIS断路器动作产生辐射电场的测量研究

GIS内开关操作产生的快速暂态过电压(VFTO)在传播过程中会诱发瞬态辐射电场,并通过传导或耦合影响变电站二次设备的正常工作,甚至造成设备永久性损坏,研究辐射电场特征规律对变电站二次设备电磁防护具有一定的指导意义。文中研制了一套适用于强电磁环境下电场测量的光纤测量系统,并在TEM小室中进行了标定实验。利用测量系统测量了某1 100 kV和550 kV单相GIS断路器操作产生的辐射电场,分析了电场的时频特性。测量及分析表明:电压等级越高,GIS断路器动作产生的辐射电场脉冲幅值越高、个数越多、衰减越迅速,主频范围分布更广,且多以特定脉冲形式出现。550 kV GIS辐射电场幅值最高可达0.13 kV/m,1 100 kV等级幅值最高可达0.75 kV/m;550 kV等级主频主要分布在5 MHz以下,1 100 kV等级主频主要分布在100 MHz以下。     

330kV超高压GIS开关动作VFTO辐射电场的测量与分析

笔者对GIS断路器与隔离开关动作时所产生的VFTO辐射场进行了测量与分析。首先研制了一套基于光纤传输的VFTO辐射电场测量系统,并对该测量系统进行了标定实验,结果显示该测量系统具有响应频带宽、抗干扰能力强和传输距离远的特点。然后选取了典型的330 kV超高压GIS变电站,应用光纤测量系统对其开关正常动作时所引发的VFTO辐射场信号进行了测量。比较了断路器与隔离开关动作所产生的VFTO辐射场之间的差异,分析了差异产生的机理。同时也比较分析了相同开关的不同操作所产生VFTO辐射场之间的差异和机理。结论显示开关电弧放电位置与其引起的辐射场信号的频谱幅值分布具有紧密的联系。文中的研究成果对GIS变电站的在线监测提供了测量手段与依据。     

220kV GIS中断路器关合空载变压器所产生VFTO辐射电场的测量与波形特征分析

为研究变电站中开关动作所产生瞬态辐射场的波形特征,利用变电站停电检修的机会对220k V GIS中三相断路器操作所产生的VFTO辐射电场进行了测量与分析。首先针对变电站内复杂的电磁环境,研制了一套宽频带、抗电磁干扰能力强且传输距离远的光纤电场测量系统;然后选取了数个具有代表意义的测点,对断路器闭合空载变压器时所产生的VFTO辐射电场进行了测量;取得测量结果后,分别从时域和频域进行了波形特征与分布规律的分析。经分析可知:断路器对空载变压器的闭合操作可以在变电站中产生VFTO辐射场,脉冲电场的幅值可达7k V/m,前沿可达5ns,前沿陡度可达1.2(k V/m)/ns,该辐射场对工作在GIS中的电子设备具有潜在的威胁,因此需要研究VFTO辐射场的波形特征。研究结果表明:VFTO辐射电场一般为间隔数ms的脉冲群,每个脉冲为振荡衰减波且具有多个特征频率,按照不同特征频率的波形成分衰减速度的不同,可以将脉冲在时域上分为三个时期。     

光纤瞬态磁场传感器的研究及其应用

为了对超高压变电站的开关瞬态磁场进行有效的测量，该文研制了一套光纤瞬态磁场传感器。采用单匝线圈作为磁场探头，利用光纤作为信号传输通路，解决了强电磁干扰环境内的瞬态磁场测量问题。提出了数字频率均衡方法，满足了变电站开关瞬态磁场测量对传感器的宽频带要求。实验室测试和现场应用表明，该传感器在频带宽度、测量范围、线性度和抗电磁干扰性能等方面，均可满足变电站开关瞬态磁场测量的要求。将该传感器应用于我国某500kV变电站开关操作和电抗器投切操作产生的瞬态磁场测量，取得了满意的结果。     

基于3D电场时频分析的隔离开关绝缘缺陷检测方法

气体绝缘变电站(gas insulated substation, GIS)中开关操作在外部空间中所激发的瞬态辐射场的波形特征可以反映开关的运行状态。为了将开关操作瞬态辐射场的特征分析应用于开关的缺陷检测之中,基于中国电科院的隔离开关(disconnectingswitch,DS)故障模拟试验平台,利用1套非侵入式的3维辐射电场测量系统对DS在不同工作状态时产生的空间辐射电场进行了测量,并建立起DS在正常工作状态下和内、外部分别发生绝缘击穿故障时与其操作瞬态辐射电场特征之间的对应关系。研究结果表明:DS在绝缘缺陷下的开关操作瞬态辐射电场脉冲的时域细节波形与特征频率分布明显区别于正常状况,因此通过监测和分析开关操作瞬态辐射电场可以实现对DS的故障检测。该研究为DS等开关设备的故障诊断领域提供了一种全新的思路。     

变电站电磁干扰预测分析

为了研究变电站开关操作时的电磁干扰问题,本文主要进行了两方面的研究。首先,针对500k V超高压变电站隔离开关切合高压空载母线操作瞬态进行仿真研究,利用ATP软件建立了空气绝缘变电站隔离开关切合空母操作瞬态的电磁仿真模型,并对电磁干扰在空载母线端点处产生的瞬态过电压、过电流进行分析,其仿真结果与实测吻合;其次,将改进多变量灰预测建模理论引入了变电站电磁干扰环境问题的研究,建立用于电磁干扰数据预测的多变量灰预测模型,预测结果达到了预期要求,证明将多变量灰预测建模理论应用于电磁干扰预测分析是可行的。     

MMC与混合式直流断路器开关操作的瞬态电场实测及其在状态监测中的应用

文中对换流站中模块化多电平电压源型换流器(modular multilevel converter,MMC)和混合式直流断路器中IGBT开关操作产生的瞬态电场进行实测，并分析其在设备状态在线监测中的应用。首先，证明换流站中开关瞬态电场属于准静态场，且与设备电压之间存在线性关系，为基于开关瞬态电场状态监测方法提供理论基础。进一步，在舟定换流站人工短路试验中，对MMC高频电场波形和直流断路器开关瞬态电场脉冲进行实测。分析MMC不同工作状态下高频电场信号特征，特别发现高频电场信号中包含通过换流站自带录波系统不易测量的高次谐波信息。另一方面，发现基于开关电场脉冲的陡峭脉冲前沿，可测量MMC和直流断路器闭锁时刻，误差小于0.005ms。因此，基于瞬态电场测量方法可以在一定程度上弥补换流站自带录波系统测量带宽有限的缺点，补充系统高次谐波等运行信息，提高设备闭锁时刻测量精度，在MMC和高压直流断路器等设备在线状态监测中具有潜在应用价值。     

特高压泉城站1000kV GIS VFTO仿真研究

GIS变电站隔离开关的操作会产生特快速瞬态过电压(VFTO),可能损害一次设备的绝缘,并可能对二次回路引起电磁干扰。针对特高压泉城站1000 kV GIS隔离开关操作产生的VFTO进行了仿真,确定了VFTO水平,提出了抑制措施。     

微机保护装置对开关瞬态干扰的敏感度研究

在分析500kV变电站内瞬态电磁干扰特点的基础上，建立了一套能模拟站内开关操作引起的瞬态电磁场的电磁脉冲模拟器，说明了模拟器各组成部分的特点，并利用该试验系统针对下放到开关场中的保护及控制设备进行了一系列试验研究，分析了这类自动化设备对瞬态干扰的敏感性。     

重庆地区500kV变电站内工频电磁场分析

研究了重庆地区500 kV变电站内的工频电磁场分布及特点。针对重庆地区日益增多的500 kV高压变电站,研究了该类型变电站内工频电磁环境对职业暴露的影响,对重庆地区500 kV高压变电站内各区域和设备周围的工频电、磁场进行了细致测量并归纳总结了测量结果,对电磁场较强的重点区域进行了分析。根据测量得到的电磁场分布情况,从职业安全角度出发,提出了500 kV高压变电站内的安全生产应注意事项。在500 kV高压变电站的安全管理、新变电站的合理布局和设计、新设备的选型等方面提出了合理化建议,为电力企业实施绿色环保工程提供了科学依据。     

不同类型500kV变电站设备区电磁环境实测分析

为了分析不同类型500 kV变电站设备区电磁环境,利用EFA-300电磁场强分析仪对3座典型变电站设备区电磁场强度进行实测。共计12个测点,测试结果显示3处类型变电站设备区电磁场强度均低于职业接触限值。在相同的工况下电磁场强度由高到低分别是AIS型变电站、HGIS型变电站、GIS型变电站,其中GIS型变电站电磁场强度远远低于公众暴露限值。对比分析结果表明,在相同工况下,不同类型的电气设备布置方式对设备区电场强度的影响非常大,磁感应强度影响较小,GIS型变电站更有利于设备区电磁污染防治。     

相控断路器在抑制35kV并联电抗器操作过电压中的应用

近年来我国频繁发生220 kV变电站35 kV并联电抗器切除时操作过电压导致的设备故障,危及电网安全稳定运行。对切除并联电抗器过电压产生的机理、危害和抑制进行系统分析,提出了并联电抗器的选相投切策略,并开展了现场过电压实测和PSCAD仿真分析,为35 kV并联电抗器操作过电压的抑制提供了解决思路和工程经验。     

合闸750kV空载变压器引起的系统电压暂降现场实测与计算分析

结合新疆与西北750 kV联网工程乌北变电站合闸750 kV空载变压器现场实施情况,分析了合闸空载变压器引起系统工频电压暂降现象的机制,提出励磁涌流及系统短路容量是影响合空变电压暂降的主要因素。并利用EMTP工具对合空变引起的电压暂降进行仿真建模分析,得出的合空变励磁涌流及系统电压暂降特性与现场实测基本一致,验证了仿真方法的有效性。提出了采取断路器装设合闸电阻的措施可以有效抑制合空变操作引起的系统电压暂降,另外采取系统调压、调整系统运行方式、消除剩磁等措施也有助于缓解合空变电压暂降对系统运行造成的不利影响。     

应用矩量法的变电站内工频电磁场计算及实测

首先介绍矩量法的计算原理,推导相应的计算公式,然后利用该方法对佛山市110 kV桂城变电站110 kV配电区的电磁环境做了相应的计算,并与现场实测结果进行对比,结果表明,该方法能够准确计算变电站内电磁场。接着给出了佛山地区其他110~500 kV变电站现场测量数据,有的变电站内部分区域的工频电场强度和磁感应强度超过其限值。为此,分析变电站内架空线路高度、间距、线径和大地电阻率对电磁场分布的影响,以供相关人士参考。     

变电所的瞬态电磁环境分析

变电所的瞬态电磁环境威胁二次系统的安全运行。采用现场测试和数值计算的方法分析了开关操作时和雷电作用时产生的瞬态电磁场。开关操作时产生的瞬态电场的频率范围为小于15 MHz,持续时间为8μs,主频为DC～1 MHz,上升时间为0.5～1.5μs;瞬态磁场的频率范围为小于20 MHz,持续时间为8～10μs,主频为0.5～3 MHz,上升时间为0.25μs。建议的最大瞬态磁感应强度为400 A/m,电场强度为20 kV/m。雷击变电所的雷电瞬态磁场建议取1 000 A/m。国家推荐性标准GB/T17626.9-1998的要求无法满足变电所实际雷电电磁环境的要求,建议变电所电子设备电磁兼容测试的脉冲磁场抗扰度的要求取1 000 A/m,另外建议对变电所的电子设备的抗扰度试验要增加瞬态电场测试,其强度取20 kV/m。     

±500 kV换流站交流侧刀闸操作对直流侧二次系统电磁干扰分析

注意到换流站交流侧隔离开关和断路器操作会产生电磁骚扰,且最近该类骚扰源造成了多起直流闭锁事故。现场测量了开关操作产生的电磁骚扰,总结了骚扰源的基本特 性,比较了不同类型开关操作产生的暂态过程的差异。采用实验的方法分析了不同的系统工作状态下的传播机理。分析了该类骚扰在二次系统中的分布以及时域和频域特性。基于离线实验分析了直流分流器的高频特性。     

500kV变电站站内工频电磁场检测分析

结合目前电力行业工频电磁场的检测判定标准,对广东省2座500 kV变电站站内工频电磁场进行检测分析,得出站内存在工频电场和工频磁场的结论。从保护变电站运行人员和公众免受低频电磁场影响的角度出发,提出相应的防护建议及措施。     

取消750 kV断路器合闸电阻的可行性研究

取消750 kV线路断路器合闸电阻可节省费用,提高断路器运行可靠性。笔者以即将建设的兰州东-银川东750 kV输电线路工程为背景,结合国外对取消合闸电阻的研究,利用电磁暂态计算程序(ATP/EMTP)计算装设1组避雷器和断路器合闸电阻时,线路三相合空线、单相自动重合闸统计操作过电压水平。计算表明,在首末端装设1组避雷器时,三相合空线、单相自动重合闸统计操作过电压最大值分别为2.38 p.u.和2.57 p.u.,在线路线路长度较短时,两端装设避雷器的方法可以将上述两种统计操作过电压抑制到1.80 p.u.以下,可见在线路较短时取消合闸电阻成为可能。