变电所二次系统电磁兼容抗扰度指标分析

变电所的电磁环境威胁二次系统的安全运行,处于强电磁环境中的变电所内的二次系统进行电磁兼容抗扰度测试尤为重要。为此,根据国内外变电所电磁环境测量及分析结果,总结了变电所电磁环境参数的特征值并提出变电所二次系统电磁环境参数的推荐值,包括工频电场、稳定持续磁场、1～3s短时磁场、雷电瞬态磁场、操作瞬态电场、操作瞬态磁场、雷电干扰电压、操作干扰电压、短路干扰电压、瞬态地电位升和工频短路地电位升。分析比较目前变电所内二次系统的常规电磁兼容抗扰度的要求后,提出了变电所二次设备电磁兼容抗扰度的要求,并分析讨论了不同位置的二次设备电磁兼容抗扰度测试的主要特征参数推荐值,另外也补充了需要增加的试验项目。提出的二次系统抗扰度测试参数更为符合变电站电磁环境实际特征。     

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。     

保护小室简化设计研究及应用

为简化结构复杂、造价昂贵的变电站保护小室的屏蔽结构,方便保护小室的设计和施工,在分析变电站的空间暂态电磁骚扰源特性和强度的基础上,认为这些电磁暂态骚扰属于近场骚扰范畴.通过对二次设备自身尺寸与近场骚扰波长的比较,分析了二次设备对近场的耦合效率并通过更强的暂态场抗扰度试验验证,得出了二次设备对近场骚扰的耦合效率很低,不致影响设备正常运行,以及保护小室不应以屏蔽空间暂态场骚扰为主要设计目标的结论.由此给出屏蔽要求按照20dB(低频)、30dB(中频)、40dB(高频)的保护小室设计要求,简化了保护小室的结构,节约工程投资.运行经验表明,简化的保护小室可以满足变电站电磁环境下二次设备安全运行的需要.     

特高压项目“1000kV变电站二次设备抗扰度和保护小室设计要求”研讨会在武汉召开

为了使“1000kV变电站二次设备抗扰度和保护小室要求”项目确定的试验内容和试验水平以及保护小室的屏蔽效能更加合理，国网武汉高压研究院于2006年4月29日在武汉召开了研讨会。     

1000kV变电站保护小室屏蔽措施研究

为了研究分析1000kVAIS变电站电磁骚扰特性、二次设备抗扰度性能要求,对比研究后认为,1000kV变电站中,多数骚扰强度与500kV变电站是相似的,只有阻尼振荡波、阻尼振荡磁场等骚扰的幅值增加;同时给出了估计的幅值。在此基础上,根据500kV变电站的运行经验,得出1000kVAIS变电站保护小室的屏蔽效能≮30dB的结论,在给出满足要求的几种屏蔽方案中,推荐了2种屏蔽体构成方案,即采用钢筋混凝土建筑内衬钢板网或压型钢板结构。     

电动式二次电缆快速拉直工具的研制

<正>变电站内将二次设备连接起来的电缆即为二次电缆。根据《继电保护及二次回路安装及验收规范》(GB/T50976-2014)规定,“用于继电保护和控制回路的二次电缆应采用铠装屏蔽铜芯电缆,对于强电回路,控制电缆或绝缘导线的芯线截面面积不应小于1.5mm²,屏柜内导线的芯线截面面积不应小于1.0mm²,电流回路的电缆芯线,其截面面积不应小于2.5mm²”。结合目前的设备状况,实际中常采用的二次电缆为铠装屏蔽铜芯电缆。     

中短波发射台对变电站二次系统影响分析

为确定中短波无线电发射台工作时是否对变电站二次系统微机继电保护产生电磁干扰影响,对无线电发射台中的直立天线、水平双极天线、菱形天线和对数周期天线的电场强度以及变电站二次系统微机继电保护控制电缆芯线回路两端由此感应的纵向电压和横向电压进行了理论计算,计算结果表明纵向电压和横向电压都不超过DL/Z713—2000规定,说明变电站二次系统不会受到中短波无线电发射台的电磁干扰影响。但建议微机继电保护的控制电缆须采用有钢带铠装的铜屏蔽层电缆,微机保护控制电缆回路加装低通滤波器。     

接地铜排对变电站二次电缆防护效果研究

当变电站开关操作遭遇雷击时,接地网会产生地电位差而对二次电缆造成影响,敷设接地铜排能有效阻止电流对二次电缆的损害。基于ATP-EMTP软件建立了一个简化的变电站主接地网仿真模型,对接地铜排与主接地网的连接方式等情况进行研究,分析了接地铜排对二次电缆的防护效果。研究结果表明：增设接地铜排在一定条件下可以降低二次电缆的干扰电压,但接地铜排与主接地网有多个连接点时,在不同位置注入电流,会对电缆芯线与屏蔽层间的电压以及电缆接地点的地电位升产生不同的影响;从电缆2个接地点水平方向的内侧或外侧分别注入电流,接地铜排的影响效果相反,随着接地铜排与主接地网连接点个数的增加,电缆芯线与屏蔽层间的电压和电缆接地点地电位升分别呈增大或减小的趋势。     

云数据中心与变电站共站时的工频磁场防护策略

云数据中心(IDC)与高压变电站共站建设时,变电站的工频磁场会对共站址建设云数据中心的信息存储设备产生不良影响。为了确定云数据中心合理的工频磁场限值、确保云数据中心信息设备的电磁安全,比较分析了云数据中心工频磁场的测量结果、计算结果及公众全天工频磁场限值;并对根据工频磁场抗扰度严酷要求研制的用于云数据中心信息存储的服务器进行了工频磁场抗扰度测试。结果表明,当控制云数据中心与变电站强工频磁场源的距离10 m时,通信云数据中心的稳定持续工频磁场抗扰度和短时工频磁场抗扰度的磁场强度分别取100A/m和1 000 A/m;此外,通过改善信息存储设备耐受工频磁场的特性,可以取消云数据中心建筑物的工频磁场屏蔽措施,节省巨额屏蔽费用。所研制的服务器能够耐受与变电站共站的云数据中心可能出现的最为严酷的工频磁场环境。     

变电站保护小室外加金属屏蔽环对小室内部电压的影响

变电站内安放二次设备的保护小室表面通常覆盖一层接地金属网来屏蔽一次侧的干扰,而大面积的覆盖金属网无疑会造成材料的浪费、提高工程造价。不同于传统研究模式,在保护小室表面覆盖接地金属屏蔽环来代替大面积金属网,通过有限元分析法建立模型,研究不同数量的金属屏蔽环在不同位置时对保护小室内部电压分布的影响;并通过研究金属屏蔽环横截面面积变化对小室内电压分布的影响优化屏蔽环结构;最后将金属屏蔽环焊接成简易的法拉第笼结构,分析其屏蔽效果,为工程上解决类似问题提供一定的理论依据。     

考虑波形起始点的特高压变电站雷电入侵过电压分析

变电站雷电入侵过电压是特高压输变电工程的重要课题。为研究工频电压对变电站雷电侵入波过电压的影响,考虑雷电入侵时刻工频电压的波形起始点对雷电入侵过电压的影响,以某1 000 kV特高压GIS变电站为例,采用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP建模研究了不同波形起始点对应的雷电侵入波过电压,并根据波形起始点的分布概率,研究了雷电侵入波过电压的分布规律,提出以90°波形起始点为依据进行雷电侵入波过电压计算和绝缘配合的建议。     

分布式暂态过电压在线监测技术在特高压GIS变电站中的应用

特高压变电站已成为我国电力系统中的关键枢纽,因此对雷击损坏的监测和预防至关重要,文中提出一种分布式暂态过电压在线监测技术,将暂态过电压监测设备嵌入于高性能EMC设计的户外柜中并将户外柜就近安置于被测一次设备附近,有效解决了远距离铺设信号电缆造成的信号干扰和失真的问题。系统采用分布式系统架构和分析技术,将局域网络内各测点过电压数据依据IEC 61850传输协议进行汇总,通过后台软件可实现对各测点过电压波形的大数据分析,分析结果可为分析过电压故障和提高一次设备绝缘防护水平提供有效依据。研究成果在贵阳龙山变电站和龙里变电站中得到了成功应用,成功监测到了该区域电网内的过电压故障并进行了故障定位和故障分析,后又在武汉交流特高压试验基地进行了安装和应用,成功采集到了特高压GIS一次设备分合闸操作过电压波形,验证了户外柜EMC设计在特高压变电站运行的可靠性和稳定性。     

UHV MOA设定30kA级标称放电电流的必要性

为提高变电站过电压保护及避雷器运行的可靠性,从标称放电电流如何影响1000kV避雷器的保护特性、运行特性,以及特高压变电站的雷电侵入波保护可靠性等方面出发,对1000kV变电站雷电侵入波及通过避雷器雷电流进行了EMTP仿真分析,并按1000kV变电站雷电侵入波平均无故障时间>1500a的要求,根据IEC60071-2、IEC60099-5的基本原则,讨论和分析了1000kV特高压交流系统用无间隙金属氧化物避雷器(MOA)标准,认为设定30kA标称放电电流等级是必要和可行的。     

1000kV特高压变电站防雷保护和设备绝缘水平

结合我国1000kV晋东南—荆门—南阳试验示范工程系统过电压的计算结果,论述了绝缘配合方法的原理,推荐了本工程变电站的设备绝缘水平。同时对我国已运行的500kV和750kV变电站的直击雷设计和运行经验进行了总结分析,并对1000kV特高压变电站直击雷防护中存在的一些特殊设计问题进行了计算研究,推荐了1000kV变电站对直击雷的防护方法。还对晋东南变电站、南阳开关站和荆门变电站雷电侵入波进行了模拟计算,计算出各种运行方式下变电站开关站的安全运行指标,并根据计算推荐了确保每个变电站安全运行年(1500～2000a)时的避雷器保护方案。     

UHV输电线路OPGW的设计选型研究

对国外为数不多的特高压OPGW应用经验和我国超高压OPGW的运行经验进行分析可知,特高压OPGW必须具有良好的防雷特性、防振特性和耐电晕特性等技术特点.因此在我国特高压OPGW的系列设计选型中,应采用更大单丝直径的全铝包钢绞合OPGW,同时要深入研究地线(包括OPGW)的配置方式,设计使用新型的内层压缩型耐雷OPGW,开展OPGW选型和系列研究分析工作,为特高压电网提供结构合理、性能优良的新型OPGW.     

降低1000kV变电站避雷器额定电压的可行性

为了优化绝缘配合,提高工程经济性,通过对特高压变电站金属氧化物避雷器(MOA)在不同系统过电压下吸收的最大能量的计算和对我国3个制造企业的MOA电阻片在荷电率为95%条件下的老化性能试验的分析,指出我国1 000kV变电站MOA的额定电压由828kV降低至804kV甚至更低(如780kV)是安全和可行的。额定电压降低至804kV或780kV,可使MOA保护水平分别降低2.9%或5.8%。变电站过电压水平随着MOA保护水平的降低而降低。通过对我国后续1 000kV输电工程变电站过电压计算表明,变电站雷电过电压水平和相地操作过电压可分别降低3%或5%,从而可以提高变电站绝缘安全裕度,或者降低绝缘水平,或降低对变电站进线段最大绕击电流的要求。同时通过对500kV和750kV系统MOA的额定电压进行分析,提出了其降低额定电压的建议。     

进线具有电缆段的110kV变电站防雷保护的研究

文章利用电磁暂态程序,对进线具有电缆线的１１０ｋＶ变电站的防雷保护进行了模拟计算,在架空进线所接电缆段不同长度情况下,雷击架空进线保护段外产生的侵入波传递到该变电站时,电缆段和变电站设备上的雷电过电压最大值,研究结果可供工程设计参考。     

特高压GIS设备现场标准雷电冲击耐压试验技术的应用

气体绝缘金属封闭组合电器(GIS)在电力系统中应用广泛,其运行安全可靠对电力系统至关重要。现场雷电冲击耐压试验受制于设备体积和回路电感,难以在GIS变电站,尤其是特高压GIS变电站应用。本文分析了目前GIS设备冲击耐压试验现状,并从波形参数、电压极性和加压间隔时间等方面阐述了GIS设备冲击电压绝缘缺陷检出影响因素。基于研发的特高压GIS变电站现场冲击耐压试验用的可移动式气体绝缘标准雷电冲击试验成套设备,成功在1000 kV南京站和苏州站开展了现场标准雷电冲击耐压试验。     

66kV变电站系统防雷与绝缘配合研究

以某变电站发生的雷击事故为例,以电磁暂态程序ATP-EM TP为计算平台,搭建了雷击输电线路雷电侵入波侵入变电站的计算模型。采用ATP-EM TP对站内各电气设备上可能出现的最大雷击过电压值进行了定量计算,分析了雷击造成事故的过程和输电线路绝缘变化对侵入变电站雷电过电压的影响,并提出了防雷改进措施。计算结果表明:输电线路绝缘变化对变电站内电气设备上的过电压幅值基本没有影响。     

利用小波相对熵值的差异识别输电线路暂态信号的探讨

针对超高压输电线路不同暂态过程产生的暂态零序电流信号发展趋势不同的特点,探讨了将小波分析和信息熵相结合,利用小波相对熵值的差别来识别不同暂态过程的可能性。首先建立了单相接地故障、开关动作、故障性雷击、雷电干扰4种基本暂态过程模型,对暂态信号进行多分辨分析,得到各暂态过程的标准小波能谱矩阵,然后计算各种暂态信号与标准能谱矩阵之间的小波相对熵。仿真结果表明,小波相对熵能较好地体现不同信号小波能谱矩阵之间的差异,将其应用于输电线路暂态信号识别是可行的。