500kV变电站开关操作瞬态电场测量与研究

变电站断路器和隔离开关操作会产生瞬态电场。该文对国内正在调试的两座 500 kV 变电站开关操作产生的瞬态电场进行了测量。这是国内首次进行现场测量。本次测量使用三维球形有源瞬态电场探头,该探头最大可测48kV/m。测量项目包括隔离开关分合空载母线和短线、断路器合长线和投空载变压器等。对测量的数据进行分析获得关于断路器和隔离开关操作产生瞬态电场的一些重要特征。这些结果对变电站电磁干扰分析和保护与控制设备抗扰度研究具有重要的理论意义和实用价值。

高压换流站的主要电磁骚扰源特性

为研究换流站抗干扰设计基础的电磁骚扰源特性,采用基于EMTP的宽频时域电路方法和矩量法的频域电磁场计算方法分析了换流阀导通和关断时产生的骚扰水平,试验研究了断路器操作引起的电磁骚扰特性。研究结果表明,传导骚扰可覆盖达数MHz的频率范围,辐射骚扰在数MHz附近问题最严重,该类电磁噪声是直流高压换流站中最重要的骚扰源;直流系统操作会在二次电缆中产生几百V的振荡衰减波,直流管母线起晕电压高,直流场电晕引起的无线电骚扰水平较低。

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。

光纤瞬态电场传感器的研究

为了对高压变电站内因开关操作而产生的空间瞬态电场进行有效的测量 ,研制了一套光纤瞬态电场传感器。采用球形探头将空间瞬态电场变换为瞬态电压 ,由置于探头内部的微型光发射机通过光纤把瞬态电压信号传输到远端的光接收机 ,解决了强电磁干扰环境内的瞬态电场的测量问题。

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。

GIS开关操作瞬态辐射场模拟装置研制及其应用

随着气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)的数字化和智能化不断深入,在线监测装置等二次设备被下放到开关场中,较易受到开关操作瞬态辐射场的干扰。为了明确在线监测终端器件对高频阻尼振荡电场的抗干扰度,完善GB/T 17626.10-2017中的在线监测试验项目,文中研制出GIS开关操作瞬态辐射场环境的模拟装置,并基于此测试平台对PCB级数字终端和CAN总线进行了辐射效应实验,证明了GIS开关操作瞬态辐射场可能会对在线监测数字终端产生较强的电磁干扰。研究结果为完善在线监测设备的入网测试平台提供了一定的借鉴意义。

基于开关操作辐射电场波形特征的CB的绝缘故障诊断

在气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)中,断路器(circuit breaker,CB)过多的开关动作会引发绝缘故障。为了保障GIS的安全运行,有效地检测GIS中CB的绝缘故障,文中特提出一种新型监测方式。在建立了一个合成实验平台后,采取实验手段,以GIS内的CB为具体研究对象,测量了其开断操作所激发的电场脉冲,并总结出同一CB健康状态下因开关动作而激发的电场脉冲的典型波形。实验结果表明,通过分析实验测得的电场脉冲的波形特征,可以诊断GIS内CB的绝缘故障。

变电站开关操作对二次就地设备的电磁骚扰特性分析

变电站中隔离开关操作过程产生的瞬态电磁场是变电站中重要的电磁干扰源之一。瞬态电磁骚扰影响二次测量回路的运行,导致继电保护误动或损坏。结合高压开关击穿过程,分析隔离开关和断路器操作产生电磁骚扰的特性,建立多重节点的传输线电压响应模型及隔离开关电弧分析模型,对电网模型参量进行数值计算,全面评估过电压和过电流特征水平。仿真结果表明,变电站开关操作过程中,母线电流由一系列锥形衰减振荡波组成,隔离开关与断路器之间跳变的阶梯波产生对地电压最大值,骚扰信号频率特性取决于母线和短线的长度。

变电站开关操作瞬态电磁环境研究

针对变电站开关动作时产生的瞬态电磁环境改变对线路及电气设备的影响,采用通过实验室试验,电磁脉冲模拟器(EM P)模拟开关操作时的瞬态电磁环境,分析传输线及电气设备受到电磁干扰的情况,提出对变电站的电气设备的抗扰度实验应增加瞬态电场测试,以及二次电缆屏蔽层应双端接地并进一步采取相应防护措施等建议。