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GIS设备开关操作引起的电磁骚扰问题及抑制技术研究

钱佳斌  
【摘要】:随着电网电压等级的逐步提高,气体绝缘式变电站(Gas Insulated Substation, GIS)内开关操作产生的特快速暂态过电压和暂态外壳电压,对一次设备的绝缘水平、就地智能设备的可靠性及抗干扰性能提出了更严格的要求。本文针对变电站内开关操作在系统一、二次侧产生的电磁骚扰,分别通过实地测量和建模仿真的方式,定量研究了系统各部分特快速暂态过电压的频率、幅值及分布规律,并提出相应措施来抑制系统一次侧的特快速暂态过电压。论文主要研究内容包括:(1)根据电磁波的传播特性,理论推导了高压开关操作在系统一次侧产生的特快速暂态过电压波形特征,并详细分析了电流/电压互感器和接地网的传导耦合路径、空间瞬态电磁场的辐射耦合路径,以及二次设备内部抑制高频骚扰信号的处理方法;(2)在某500kV气体绝缘式变电站隔离开关和断路器操作过程中,利用电磁骚扰测量系统,对就地智能设备输入端口的骚扰电压和暂态外壳电压进行了实地测量,得到了开关操作产生电磁骚扰信号的频率、幅值及分布规律,提出了500kV变电站内就地智能设备信号端口提高电磁抗扰度的优化方法;(3)建立了具有分布参数的线路模型和可重复击穿的隔离开关模型,对单变单回路运行方式下的电网模型进行开关操作过电压的数值计算,仿真分析了隔离开关合闸时的暂态过程,综合评估了隔离开关、导电杆、母线、变压器等一次设备上的过电压和过电流特征水平;(4)根据开关操作在系统一次侧的特快速暂态过电压波形特征参数,提出采用分合闸电阻法和断路器相控技术法来抑制系统一次侧的特快速暂态过电压。通过构造带分合闸电阻的隔离开关和相控断路器的计算模型,分别对开关操作空载线路产生的过电压进行数值计算。仿真结果表明,分合闸电阻和相控断路器均能使开关操作过电压幅值和持续时间明显降低。


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