A practical approach in substation capacitor bank applications tocalculating, limiting, and reducing the effects of transient currents

When two or more capacitor banks are in parallel on a common bus, the back-to-back switching of a bank against one or more already energized banks can produce high peak transient in-rush current values. Typically, these currents can exceed the available fault current levels previously present at the bus. The presence of inductance and capacitance together makes the transients oscillatory. Because of close circuit coupling, the transient frequency is generally several kilohertz or higher and usually decays to zero in a fraction of a 60-Hz cycle. The relatively high level and short duration of these currents can damage substation and control equipment necessitating that appropriate precautions be taken during the design process. This paper explores the methods for estimating capacitor bank transient currents, based on ANSI/IEEE C37.012-1979, for various sizes, voltages, and configurations of real world capacitor bank installations. Also discussed are the various accepted and applied methods for limiting substation equipment susceptibility to transients, as well as reducing the magnitude of the transients themselves     

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验中电能表误差测量方法研究

将电磁屏蔽技术应用到电能表检定装置上,实现在电快速瞬变脉冲群（EFT）抗扰度试验中准确测量电能表误差。分析了EFT干扰信号特性及电能表检定装置受干扰的途径,提出了电能表检定装置抗电磁干扰的方法。     

继电器引起的电快速瞬变脉冲群强扰及抗扰度措施

讨论了继电器在切换感性负载时产生的尖峰电磁干扰及其危害 ,并结合IEC6 10 0 4 4快速瞬变群脉冲(EFT)抗干扰标准说明了对电子设备进行实验的标准和方法 ,最后讨论了电气设备抗EFT群脉冲干扰的措施     

Comparison of ANSI and IEC 909 short-circuit current calculationprocedures

A generalization of the methods used by both ANSI and IEC 909 is presented. The philosophical differences in calculation procedures are discussed. Although ANSI fault calculation methods are designed to determine a value to compare with the equipment ratings, the IEC 909 Standard presents a method that inherently more accurately models the fault currents that flow. The IEC method requires significantly more complex modeling of the power system fault contributions than the ANSI method requires. By understanding the calculation differences, the difference in equipment ratings becomes more meaningful     

微机保护抗电快速瞬变脉冲群干扰的研究

用P90.1型脉冲发生器模拟微机保护装置实际运行中所受到的干扰,用数字示波器LeCroy9310A实验分析电快速瞬变脉冲群的特性及其频谱并讨论了电快速瞬变脉冲群在微机保护装置各个端口的传播途径,结合抗干扰原理提出了弱电滤波、增大共模回路阻抗等相应措施。实例证明,采取预防措施后装置的抗干扰能力得到提高,能一次性通过电快速瞬变脉冲群干扰检测。     

Transformer Voltages, Part I: Analysis of Voltages Listed in ANSI C57, C84, and C92 Standards

The voltages listed in the American National Standards Institute (ANSI) C57 transformer standards are analyzed, tabular comparisons with those listed in the ANSI C84 and C92 preferred voltage standards are provided, and classifications for them as ``preferred,' ``non-preferred,' or ``non-standard' are recommended. Observations are included pertinent to the pattern of the tabulations which are intended to contribute to improved standardization and coordination of ANSI Committees C57, C84, and C92. Information on International Electrotechnical Committee (IEC) voltages is included in the Appendix for comparison. Finally, questions are raised in conclusion to stimulate constructive thought, and hopefully action, in the U.S. electrical industry to improve voltage standardization.     

瞬态电压抑制器在快上升沿电磁脉冲作用下的瞬态响应

为了研究瞬态电压抑制器(TVS)对快上升沿电磁脉冲的响应,基于传输线脉冲(TLP)测试理论,建立了由高频脉冲发生器、同轴电缆、专用测试夹具、30dB脉冲衰减器和高性能的数字存储示波器等组成的测试系统。参考时域传输(TDT)TLP测试方法,利用该测试系统,对典型双极TVS器件在快上升沿电磁脉冲作用下的电流特性和电压特性进行了研究,并对试验数据进行了拟合分析。结果表明,TVS器件的箝位电压、峰值电流等参数均随着测试电压的增大而增大,且与测试电压呈线性关系;而由箝位电压决定的箝位响应时间受测试电压的影响较小。经对比分析实验结果得出,对快沿电磁脉冲,采用固定响应时间下的箝位电压来衡量TVS器件的防护性能是较为合理的。     

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。     

纳秒级高压脉冲下示波器输入通道保护装置的设计

在高压试验中,示波器通常会受到高于正常工作电压的瞬时过电压的冲击,如感应过电压、操作过电压等。为了使示波器能够免受高频率大幅值的瞬间冲击电压,设计了一种基于放电管的示波器输入通道保护装置,并在实验室条件下对其进行低压性能测试、高压方波及雷电波下的性能测试。实验结果表明,该保护装置不影响信号的正常测量,高频可达80MHz;响应速度快,能够将千伏级高压脉冲迅速限制在2V以内;可靠性强,可长期稳定工作,适用于纳秒级高压脉冲下信号的测量及示波器的保护。     

混合式直流断路器快速机械开关特性研究及应用

国家大型风电、光伏等“绿色、低碳”新型清洁能源的并网消纳,迫切需要柔性直流输电新技术及新设备的开发研究。依托张北柔性直流电网试验示范工程,系统研究了混合式直流断路器的核心设备——快速机械开关。基于混合式直流断路器的工作原理及快速机械开关的性能要求,提出了多断口真空开关串联均压的高电压大电流快速机械开关实现方案;通过对快速机械开关分闸动态特性的有限元仿真计算,表明快速机械开关能够在2 ms内运动到耐受暂态开断电压绝缘距离;并通过电气性能试验对仿真计算结果进行了验证。研制成功的高电压大电流快速机械开关已投入张北柔性直流电网试验示范工程实际应用。     

混合式直流断路器快速机械开关特性研究及应用

国家大型风电、光伏等“绿色、低碳”新型清洁能源的并网消纳,迫切需要柔性直流输电新技术及新设备的开发研究。依托张北柔性直流电网试验示范工程,系统研究了混合式直流断路器的核心设备——快速机械开关。基于混合式直流断路器的工作原理及快速机械开关的性能要求,提出了多断口真空开关串联均压的高电压大电流快速机械开关实现方案;通过对快速机械开关分闸动态特性的有限元仿真计算,表明快速机械开关能够在2 ms内运动到耐受暂态开断电压绝缘距离;并通过电气性能试验对仿真计算结果进行了验证。研制成功的高电压大电流快速机械开关已投入张北柔性直流电网试验示范工程实际应用。     

微机保护装置的电快速瞬变脉冲群抗扰度研究

微机保护装置运行所处电磁环境恶劣，提高其抗干扰性对电网的安全、可靠运行具有重要意义。讨论了电快速瞬变脉冲群干扰的产生机理和特征，介绍了相关电磁兼容标准，分析了电快速瞬变脉冲群干扰对微机保护装置的影响，针对微机保护装置的不同端口提出了相应的抑制措施。     

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压特性的试验研究

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中隔离开关操作产生的特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）会影响电气设备的安全运行,随着系统电压等级的提高,该影响会越来越严重,在特高压系统中尤为突出。为掌握特高压GIS的VFTO特性,在特高压GIS设备的VFTO试验回路进行了大规模GIS隔离开关操作试验,并对VFTO测量结果进行了统计分析。研究得到了VFTO全过程波形的波形特征、击穿次数、频率成份和残余电压分布,单次击穿波形的波形特征和振荡系数分布,及预充/不预充直流电压下的VFTO幅值特性,揭示了隔离开关加装阻尼电阻对VFTO的抑制作用。所获得的特高压GIS中的VFTO特性为进一步研究VFTO仿真和绝缘配合等提供了依据。     

官亭750kV GIS隔离开关操作时的特快速暂态过电压实测研究

论文全面介绍了3种类型(内部、外部、瞬态外壳地电位)特快速暂态过电压(以下简称VFTO)的测试系统、方法和现场测试结果。750 kV GIS内部VFTO测试的一次传感器采用设备自带的内部传感器,二次传感器采用自主研制的高频响应同轴传感器;瞬态外壳地电位测试的采集系统采用高频TEK高压探头的测试设备。这两种类型VFTO测试采集系统均配备高频响应的阻抗变换器、光纤传输系统、记录系统等远距离传输测试系统;外部VFTO采用倒置式光纤测量原理和方法,配备所研发的整套采集、传输和记录系统。所有采集、测试系统均考虑现场测试的抗干扰设计。通过所研发的测试系统实测了750 kV官亭变隔离开关带电操作时的3种类型VFTO的测量结果,并进行了波形、数据分析,对实现750 kV和1 000 kV GIS中隔离开关正常带电操作具有重要的参考价值和指导意义。     

三峡电站GIS快速暂态过电压现场试验及分析

特快速暂态过电压(VFTO)是危及全封闭气体绝缘组合电器(GIS)及变压器绝缘的一种电磁暂态现象。为了获取三峡电站的VFTO的幅值和频率等特性参数,考验VFTO是否超过变压器的绝缘水平,介绍了三峡电站GIS通过隔离开关操作产生并测量VFTO的波形现场试验方法、试验接线及操作步骤。试验采用电容耦合式传感器获取变压器的VFTO波形,分析了3种典型运行方式下的VFTO幅值差异,提出了减小VFTO对变压器绝缘影响的措施。试验结果的VFTO最高电压达1127kV,小于500kV变压器的雷电冲击耐受电压,表明VFTO不会造成三峡电站变压器绝缘损坏。     

CT Saturation Calculations: Are They Applicable in the Modern World?—Part I: The Question

Previously, ANSI/IEEE relay current transformer (CT) sizing criteria were based on traditional symmetrical calculations that are usually discussed by technical articles and manufacturers' guidelines. In 1996, IEEE Standard C37.110-1996 introduced (1+X/R) offset multiplying, current asymmetry, and current distortion factors, officially changing the CT sizing guideline. A critical concern is the performance of fast protective schemes (instantaneous or differential elements) during severe saturation of low-ratio CTs. Will the instantaneous element operate before the upstream breaker relay trips? Will the differential element misoperate for out-of-zone faults? The use of electromagnetic and analog relay technology does not assure selectivity. Modern microprocessor relays introduce additional uncertainty into the design/verification process with different sampling techniques and proprietary sensing/recognition/trip algorithms. This paper discusses the application of standard CT accuracy classes with modern ANSI/IEEE CT calculation methodology. This paper is the first of a two-part series; Part II provides analytical waveform analysis discussions to illustrate the concepts conveyed in Part I     

Summary of the `Guide for AC generator protection' ANSI/IEEEC37.102-1987

The material contained in ANSI/IEEE Std C37 102-1987 is briefly described, and some examples are presented. The Guide reviews the generally accepted forms of protection for synchronous generators and their excitation systems. It describes the proper application of relays and other devices and serves as a guide for the selection of equipment to obtain adequate protection. The Guide is primarily concerned with protection against faults and abnormal operating conditions for large hydraulic, steam, and combustion-turbine generators     

电快速脉冲群试验的空间辐射场强特性研究

由于电快速瞬变脉冲群试验时域上的多变性和频域上的宽带特性,经常会引起设备的误动、拒动和延迟动作。根据IEC 61000-4-4 2012推荐的数学表达式,在时域和频域上分析了电快速瞬变脉冲群干扰机理。针对其由于高频效应所带来的辐射特性,首次采用基于光纤传输的瞬态电磁场测量系统对电快速脉冲群试验辐射场强进行了测试评估。在容性耦合夹水平面0~200 cm和垂直方向0~50 cm(在坐标为50 cm处和100 cm处)做出其辐射场强分布,可为今后的试验布置提供一定参考。     

基于功角受扰轨迹拟合的暂态稳定快速预测

基于相量测量单元（PMU）上传的功角实时量测数据,利用发电机功角受扰轨迹的分布知识,提出了一种基于功角受扰轨迹拟合的暂态稳定快速预测方法。该方法首先对系统进行离线仿真,记录发电机在受扰情况下相对于参考机的功角轨迹变化情况,并对轨迹集合进行聚类分析,从中提取特征轨迹,生成发电机的受扰轨迹标准模式库（PTSPD）;然后计算功角实时量测数据与发电机PTSPD中各个模式的欧氏距离,并利用某种修正方案来预测发电机功角的运行轨迹,从而快速判断出系统的稳定性。以新英格兰节点测试系统为例,证明了该方法的有效性和合理性。     

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。