VFTO作用下电子式互感器辐射电磁场数值计算与分析

为研究气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关分合闸操作时产生的特快速暂态过电压(very fast transient over-voltage,VFTO)对电子式互感器的电磁辐射干扰,建立了GIS电子式互感器的仿真模型,以实测VFTO波形为激励源,基于隐式时域有限元法计算了VFTO穿透绝缘接线端子圆盘辐射至二次金属采集箱的暂态电磁场分布。结果表明VFTO作用下辐射至金属采集箱内的暂态电场强度和暂态磁场强度均远远超出现有电子式互感器采集单元的电磁兼容试验标准。提出了减小接线端子原盘直径及增大金属采集箱与GIS外壳连接长度的抑制措施,仿真验证其可获得较高的屏蔽效能。研究成果可为电子式互感器的VFTO电磁辐射干扰抑制设计提供理论依据与技术支持。     

GIS隔离开关操作对电子式电流互感器的干扰分析及防护

为了给GIS集成式电子式电流互感器的工程设计和安全运行提供理论依据,文中以隔离开关开合造成的VFTO是引起电子式电流互感器受干扰的唯一干扰源和根源的结论,分析建立了四川某工程126 kV GIS内部和外部暂态计算电路。选取变压器间隔GIS典型结构作为分析对象,利用EMTP合理地选择参数并建立了VFTO和TEV仿真计算模型,计算了GIS各主要节点的VFTO和TEV。通过仿真计算及研究结果表明,GIS集成式电子式电流互感器的设计应用是个系统工程,除了要考虑电子式互感器自身的传感器部分和电子电路部分的干扰防护设计,还要考虑GIS的结构布局、母线、壳体尺寸和接地等因素对VFTO的抑制。     

500kV GIS变电站VFTO对于电子式互感器的电磁骚扰研究

随着气体绝缘全封闭组合电器(GIS)的广泛使用,由隔离开关和断路器操作引起的快速暂态过电压(VFTO)带来的危害越加明显。以某典型500 kV GIS智能变电站为计算原型,研究500 kV GIS变电站VFTO对电子式互感器的电磁骚扰。以噪声源和传播路径为基础,通过建立噪声耦合近似模型,实现对电子式互感器干扰信息的定性分析研究。通过分析发现,互感器耦合路径上的耦合电容C_L和C_N越小,VFTO噪声耦合效率越低,VFTO对电子式互感器的噪声影响也越小。研究结果表明,低频段通过修正C_L和C_N实现对电磁干扰的抑制,高频段采用滤波和屏蔽最为有效。通过现场实测证实,未安装防护装置情况下,测得数字采集卡输入端耦合VFTO最高幅值达到9.9 kV,采用电磁兼容综合防护措施后,VFTO最高幅值为0.61 V。     

GIS用电子式电压互感器的VFTO抑制方法研究

针对GIS中隔离开关操作产生的特快速暂态过电压(VFTO)导致有源电子式互感器采集卡损坏的问题,提出了一种新的VFTO抑制措施。首先研究电子式互感器中电容分压器的幅频特性,并推导出有源电子式互感器在高频条件下的分压比,通过计算得到作用于电子式互感器二次侧采集卡上的过电压幅值。进一步提出了在电子式互感器的电容分压器上插入同轴金属圆柱筒的方法,提高了电容分压器高频分压比,降低了VFTO的二次侧输出电压值。仿真结果表明,该方法大幅降低了VFTO作用于采集卡上的过电压,从而对采集卡形成保护,提高了电子式互感器运行的稳定性。     

VFTO对电子式互感器及采集装置的影响及控制措施

为了探索解决智能变电站GIS隔离开关操作对电子式互感器及采集装置的影响问题。本文首先通过分析GIS隔离开关操作过程中VFTO产生的机理及对电子式互感器的影响。然后采用EMTP仿真软件对隔离开关操作过程中VFTO的产生过程进行仿真,对软件仿真结果进行了详细分析,得出了隔离开关操作过程中VFTO的分布规律。针对仿真得出的分布规律,提出了通过在电源端口增加过电压抑制设计、信号端口采用三级防护电路、优化机箱结构与屏蔽设计、优化数据采集及控制算法等防范措施进行抑制的解决方案,仿真结果表明,该方案能有效抑制隔离开关操作过程中VFTO的产生,最大限度减小VFTO对电子式互感器及采集装置的影响,减轻现场运维工作量,提高智能变电站电子式互感器的运行可靠性。     

一起智能变电站跳闸事故分析与改进方案

随着智能电网建设的不断推进,电子式互感器得到大量应用,但其工作的稳定性由于电磁干扰等原因受到严峻考验,尤其是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS,Gas Insulated Substation)操作过程中产生的快速暂态过电压(VFTO,Very Fast Transient Overvoltage)影响最为严重。文中结合工程实践中一次跳闸事故分析了VFTO对电子式互感器的干扰,研究了断路器、隔离开关操作产生的VFTO对电子式电流互感器输出的影响,并针对性提出了抗干扰整改措施,有效地提升了电子式互感器的抗干扰能力及智能变电站的运行稳定性。     

330 kV GIS变电站电子式电压互感器抗VFTO干扰方法研究

气体绝缘开关装置（GIS）中的隔离开关在操作时产生的特快速暂态过电压（VFTO）会造成GIS电子式电压互感器二次设备损坏和信号骚扰,因此研究一种抑制VFTO的方法。首先分析GIS电子式电压互感器电压传递的数学模型,然后设计一套抑制VFTO的系统,最后通过330 kV GIS隔离刀闸开合试验验证抑制VFTO系统的有效性。试验证明,该方法可有效降低VFTO对GIS电子式电压互感器采集单元的影响,保证GIS电子式电压互感器稳定运行。     

气体绝缘开关设备的隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响

为深入研究气体绝缘开关设备(GIS)隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响,研究了隔离开关操作过程中电磁干扰信号对电子式互感器影响的大小与各种耦合途径,建立了基于500 kV GIS隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容试验系统。利用开发的试验系统,对500 kV GIS隔离开关操作产生的暂态过程进行实地测量,并对系统中接入的电子式互感器进行输出测试。试验系统获得了VFTO和VFTC的典型波形、隔离开关间隙的击穿电压特性和燃弧规律以及电子式互感器典型故障。结果表明:该试验回路产生的VFTC幅值最大值为826.8 A,上升速率约为6.51 kA/μs;VFTO最大过电压倍数为1.22,上升速率约为17.2 kV/μs;暂态测量结果与理论预期水平较相符,准确地反映了暂态过程的真实情况;电子式互感器IEC标准与现场电磁环境存在显著差异;针对电磁干扰的不同耦合途径提出的抗干扰措施,可有效提高电子式互感器电磁兼容水平。     

VFTO作用下电子式电流互感器二次端口电磁特性仿真分析

电子式电流互感器凭借绝缘简单、体积小、重量轻、动态范围宽、无磁饱和等优良特性在变电站中得到了广泛应用。随着变电站电压等级的不断提高,开关操作过电压,尤其是隔离开关特快速暂态过电压(VFTO)对变电站电子式互感器的电磁干扰问题得到了越来越多的关注。分析了高压变电站VFTO产生和传播的物理过程,建立了电子式电流互感器罗氏线圈的高频暂态模型,得到了VFTO作用下罗氏线圈端口的信号波形。通过对比集中参数、分布参数以及实测的信号波形,证明分布参数模型可更好地反映罗氏线圈在VFTO作用下的高频特性。     

由暂态操作引起的电子式互感器采集单元信号线骚扰电流分析及测量

电子式互感器采集单元受隔离开关分合空载母线过程中产生的特快速瞬态过电压VFTO（very fast transient overvoltage）影响较为严重。为提升电子式互感器的抗电磁干扰能力,基于110 kV AIS隔离开关分合容性小电流试验平台,对电子式电压互感器采集单元信号线骚扰电流进行分析,并通过实测验证了分析的正确性。采集单元信号线L线骚扰电流主要由电容分压器低压臂电容输出瞬态过电压引起,采集单元信号线N线骚扰电流主要由电容分压器接地点瞬态地电位升引起,二者频率及幅值具有较大差异。为了研究共模骚扰电流的主要影响因素,基于分析、实测建立仿真模型,并通过不同工况下仿真及实测结果对比,验证仿真模型的正确性,仿真结果表明共模骚扰电流和地线电感、对地分布电容呈正相关。     

Electromagnetic‐circuit co‐simulation of very fast transient overvoltage in gas‐insulated switches

The very fast transient overvoltage (VFTO) originating from operations of an isolating switch in a gas‐insulated switch (GIS) will cause dangerous interference to the switch and its peripherals. Aiming at the engineering issue, a collaborative simulation method by field‐circuit‐wave of VFTO radiation interference is proposed in this paper. With a combination of project cases, the GIS equivalent circuit is first extracted by means of quasistatic electromagnetic (EM) field analysis. Furthermore, the equivalent time‐varying voltage source of VFTO is obtained by associating the time‐varying resistance model of the switching arc and the broadband circuit method. Finally, using the transient full‐wave technique in the time domain, the spatial EM interference by VFTO is simulated. It turns out that this method has high significance to the high‐voltage switch design. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

1000 kV GIS用罐式电容式电压互感器

为解决1000 kV电网电压测量中电磁式电压互感器、电子式电压互感器以及电容式电压互感器(CVT)所存在的问题,介绍了一种全新结构形式的电压互感器-1000 kV GIS用罐式电容式电压互感器(罐式CVT)。罐式CVT的电容分压器的高压臂电容采用同轴电极结构,纯SF6气体作为主绝缘,耐受各种过电压能力强分压器输出端引入的特殊结构电感线圈可阻尼特高压GIS中快速陡波对电磁单元的侵入,有效防止传递过电压对二次系统的危害;分压器的结构设计有效解决了邻近效应对误差的影响,有助于降低内部发生铁磁谐振的范围和概率。     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。     

基于SWT的GIS电压互感器二次侧干扰分析

特快速暂态过电压（VFTO）是气体绝缘变电站（GIS）中切换隔离开关时产生的特殊电磁暂态现象。VFTO会以传导和辐射方式影响二次设备的正常运行。为探究VFTO对二次设备的干扰特性,文中采用自制的二次侧干扰测量装置对某1 000 kV GIS的电压互感器（PT）二次侧共模干扰进行现场实测。接着,对比了5种时频分析方法的性能,采用其中性能较优的同步压缩小波变换（SWT）对实测波形进行了时频分析。实测结果表明：PT二次侧的共模干扰电压峰峰值最高可达9.65 kV。微脉冲的时频分析结果表明：7.8 MHz频率分量幅值高,且贯穿波形的始终,是PT二次侧干扰的主导频率分量。该分析结果可为GIS中二次设备的电磁抗扰度测试和电磁防护设计提供参考。     

550 kV GIS变电站中VFTO仿真计算及抑制措施

在气体绝缘变电站GIS(gas insulated substation)中,隔离开关进行分合母线时引起的特快速暂态过电压VFTO(very fast transient overvoltage)威胁站内设备安全,深入认识VFTO的特点并提出适当的抑制措施对于保障GIS变电站的安全具有重要意义.选取深圳某550 kV ...     

A Modeling Method for Transformer Windings Under VFTO Based on S-parameters

To study the Very Fast Transient Over-voltage (VFTO) distribution in transformer windings in gas insulated substation (GIS), a systematic methodology based on S-parameters is presented for establishing high-frequency model of transformer windings. Firstly, voltage transfer functions are derived from S-parameters which are calculated or measured from transformer windings. Secondly, voltage transfer functions are fitted with rational functions by the vector fitting method and then the rational transfer functions are order-reduced by optimal Pade-approximation algorithm. Lastly, the resultant voltage transfer functions are synthesized by network technology. Computational results are consistent with simulation results of Electromagnetic Transient Program (EMTP) and confirm the feasibility and validity of proposed methodology.     

电子式互感器电磁干扰及其关键技术现状研究

介绍了电子式互感器电磁干扰问题的研究背景和现状,根据电子式互感器的工作原理和结构特点,研究了电磁干扰的机理以及电子式互感器电磁干扰的试验,对传导和辐射干扰进行了分析。对电子式互感器在抗电磁干扰方面存在的问题,提出了解决措施。     

磁环抑制GIS中特快速暂态过电压的模拟试验和仿真

封闭式组合电器（GIS）中隔离开关操作空载短母线时产生的特快速暂态过电压（VFTO）有可能在GIS及其相连设备引起故障，已有的VFTO抑制方法存在种种不足，文中提出采用磁环抑制GIS中的VFTO。模拟试验证明磁环可以有效抑制VFTO。考虑磁环的饱和、滞回、损耗特性，应用Jiles—Atherton模型对磁环仿真，模拟试验电路的仿真结果和试验结果基本符合，验证了模型的正确性。对磁环磁化过程的分析表明，磁环在动态磁化过程中储存和消耗了行波能量，从而降低了VFTO的幅值、加速了VFTO的哀减、降低了VFTO的陡度。应用这一模型计算了大亚湾电站GIS系统中加入磁环前后的VFTO，结果表明磁环对VFTO有明显抑制作用。