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气体绝缘变电站开关操作产生的电磁干扰问题研究

张重远  
【摘要】:本文结合国家自然科学基金项目“变电站瞬态电磁环境的预测计算方法研究”(项目编号:50077006)和河北省自然科学基金项目“气体绝缘变电站电磁环境与电磁干扰预测计算的研究”(项目编号:503424),重点研究了气体绝缘变电站互感器高频电路模型的建立方法和开关操作通过传导耦合对二次设备的干扰问题。本文主要研究成果如下: 1.提出了采用矢量匹配法逼近互感器实测频率响应特性建立其高频传递函数模型的方法,并提出了互感器高频传递函数模型的降阶方法。针对一座110 kV气体绝缘变电站建立了110kV电压互感器高频传递函数的降阶模型。 2.提出了基于阻抗和导纳的实部分解技术的互感器无源电路的实现方法, 并建立了一台110 kV电压互感器的高频电路模型。时域和频域的仿真结果验证了本文方法的有效性。本文方法具有简单、通用的特点,在实际中只要测得互感器频率响应特性便可应用该方法建立其电路模型。 3.提出了应用矢量匹配法逼近传输线频变阻抗的时域处理方法,从而解决了时域有限差分法(FDTD)难以处理频变问题的困难。通过与电磁暂态程序EMTP计算结果的比较,验证了本文方法的有效性。 4.研究和总结了气体绝缘变电站一次系统中各种设备(元件)模型的建立方法,应用电磁暂态程序EMTP 建立了一座125kV三相分体式气体绝缘变电站一次系统的计算模型,计算了隔离开关合空母线操作产生的特快速暂态过电压、暂态地电位升高以及接地导体上的暂态电流。计算结果与实测结果进行比较,结果基本一致,验证了本文计算的可行性和有效性。 5.应用电磁暂态程序EMTP 建立了一座110kV三相共箱式气体绝缘变电站传导耦合的整体计算模型,计算了断路器操作产生的特快速暂态过电压、暂态地电位升高以及通过电压互感器的传导耦合在二次设备端口上产生的干扰电压,与实测结果进行比较,结果基本一致。计算结果表明,开关操作通过传导耦合在二次设备端口产生的干扰电压约为100V ,尽管不是很高,但是,其主要频率分量高达30MHz ~40MHz ,必须引起二次设备开发人员的高度重视。 6. 应用基于电磁场数值计算软件NEC 的“修正系数法”计算了一座220kV气体绝缘变电站的空间暂态电磁场。针对电站的实际情况对“修正系数法”进行了改进,提出了减小计算误差的方法。通过对计算结果和变电站实测结果的比较,验证了本文改进方法的有效性。


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