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。     

智能变电站二次设备对开关瞬态的电磁兼容抗扰度要求分析

智能变电站合并单元、智能终端等二次设备位于开关场,容易受到开关操作产生的瞬态电磁骚扰影响,为保障二次系统可靠运行,需要建立符合工程实际的电磁兼容考核要求。为此通过研制瞬态电磁骚扰测量系统,对多个不同电压等级的智能变电站进行现场实测,得到开关操作引起的二次设备端口的电磁骚扰特性。试验结果表明:开关操作时二次设备端口共模、差模骚扰以及空间磁场波形均为阻尼振荡波,其中隔离开关操作引起的最大共模骚扰幅值接近2 kV,主频20 MHz。建议根据IEC 61000-4-18标准进行阻尼振荡波抗扰度试验,试验等级≥3级;根据IEC 61000-4-12标准进行阻尼振荡磁场抗扰度试验,试验等级≥5级,另增加3、10、30 MHz振荡频率的阻尼振荡磁场试验。     

超高压系统隔离开关操作电磁骚扰的时频特性

为了解500kV交流系统隔离开关操作在二次回路产生电磁骚扰的特性,在不同的500kV交流变电站,对隔离开关操作在二次回路中产生的电磁骚扰进行了测量。结果显示:合隔离开关操作的共模骚扰信号是从大到小的衰减振荡波;而分隔离开关操作的共模骚扰信号波形则有完全相反的变化。骚扰信号在不同的变电站和测量点有不同的强度,最大幅值>500V,最长骚扰持续时间>4s。通过对骚扰信号时频特性的分析处理,得到隔离开关操作产生的骚扰为周期信号,其频谱是连续的,骚扰能量集中在0.833和1.67MHz附近2个频率点,系统二次设备设计和工作时应考虑避开;振荡脉冲为非周期函数,频谱连续,最高上限频率约2.5MHz。     

高压开关操作引起瞬态电磁干扰的实测分析

为研究高压开关重击穿过程的发生规律,分析隔离开关和断路器操作产生电磁骚扰的特性,对500 k V变电站开关操作过程中导致二次回路的电磁干扰进行现场测量,并对开关操作产生的骚扰电压进行时域和频域特性分析,确定骚扰等级及主频范围。测量结果表明,就地汇控柜内二次设备端口骚扰电压幅值达到320 V,频率分布集中在45.83 MHz之内。断路器操作时端口骚扰电压有较大的幅值水平,尤其是断路器分闸-合闸-分闸操作时端口骚扰电压在幅值、微脉冲持续时间和上升沿上,相对于隔离开关操作有更为严重的情况出现。     

隔离开关模拟骚扰源研制及应用

为了模拟变电站中实际现场的恶劣电磁环境,进而研究电子式互感器抗扰度性能的检测方法,文中在原有隔离开关作为骚扰源的电子式互感器抗扰度试验系统的基础上,研制了隔离开关模拟骚扰源,并利用该骚扰源进行了电子式互感器的抗扰度性能试验,以推进原有试验项目的标准化。文中利用断路器控制球隙电弧的开合来模拟隔离开关的方法,设计了隔离开关模拟骚扰源系统,该系统具有整体电磁骚扰时间可调、电磁脉冲幅值可调、被试品设备外壳地电位可调、空间辐射磁场可调、空间电场可调等特点;通过对电子式互感器的抗扰度性能测试试验,证明该系统能够满足试验要求,且稳定性好、可靠性高;所提出的隔离开关模拟骚扰源电子式互感器抗扰度试验项目完全可以替代目前所进行的"隔离开关分合容性小电流条件下电子式互感器抗扰度试验"项目,进一步推进了该项目的标准化,新项目的实施可以有效减少由于电子式互感器受到电磁干扰给电网所带来的损失。     

基于磁阻传感器的三维瞬态磁场记录仪的研制

随着智能变电站的发展,变电站二次设备的瞬态电磁干扰问题越来越引起人们的关注。为了研究变电站开关操作时的瞬态磁场,本文基于各向异性磁阻(AMR)传感器研制了一套高速大容量三维瞬态磁场记录仪。该仪器测量频带为DC-5MHz,动态范围20m Gs到6Gs,线性度大于97%,测量误差小于3%,存储深度大于50ms。测试和现场应用表明,该瞬态磁场记录仪在动态范围、线性度和抗电磁干扰性能等方面,基本满足变电站瞬态磁场测量要求,各项指标均达到设计要求。     

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。     

800 kV GIS变电站VFTO计算研究

GIS变电站在隔离开关操时会产生快速暂态过电压(VFTO)。由于VFTO幅值很高,将严重威胁GIS设备、变压器和与其相连的二次设备。为了给GIS变电站的设计、布置提供参考,文中运用有限元分析方法,对800 kV GIS变电站中主要设备参数进行了计算,并通过实际测量验证了计算的正确性。应用EMTP程序对某800 kV GIS变电站在6种不同操作方式下,隔离开关合闸时产生的VFTO进行了仿真,得出了6种操作方式下,VFTO的最大值和出现的位置。通过与安全限值比较,得出了该800 kV GIS变电站绝缘符合要求的结论。最后对残余电压、阻尼电阻和短母线长度等影响VFTO幅值的因素进行了研究。     

变电站开关操作引起的瞬变电磁场及其防护

陈述了变电站隔离开关动作时产生的瞬变电磁场对变电站二次设备及电子设备的危害 ,归纳出该瞬变电磁场持续时间短、幅值大及含有大量高频分量的特征 ;分析其对变电站二次设备干扰的方式 ,提出了屏蔽、接地、滤波及隔离等消除或降低其对二次设备干扰的措施 ,电子设备则应在硬件及软件上采取抗干扰措施。     

特高压交流试验示范工程GIS隔离开关带电操作试验

为验证我国特高压交流试验示范工程金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关带电操作的安全性,在长治、南阳和荆门变电站对所有特高压GIS隔离开关进行了带电操作试验。在前期特高压GIS和复合型气体绝缘金属封闭开关设备(hypid gas insulated switchgear,HGIS)中特快速瞬态过电压(very fast transi-ent overvoltage,VFTO)实测研究基础上,开展现场典型运行方式下隔离开关带电操作,监测产生的VFTO和暂态壳体电位(transient enclosure voltage,TEV)。试验初步得出了特高压变电站实际VFTO和TEV水平及分布,结果表明:特高压GIS隔离开关的带电操作是安全的,但应注意产生的TEV对二次设备的影响,阻尼电阻能够有效抑制VFTO和TEV。带电操作试验的开展为今后特高压GIS隔离开关的带电操作提供了依据。