電力係統二次自動化設備的電磁兼容問題
發布時間:2013-03-23 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】電dian力li係xi統tong二er次ci自zi動dong化hua設she備bei是shi電dian力li係xi統tong運yun行xing設she備bei的de一yi個ge部bu分fen,在zai討tao論lun其qi電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti時shi,不bu應ying該gai把ba它ta孤gu立li地di作zuo為wei一yi個ge電dian子zi設she備bei來lai進jin行xing,而er要yao結jie合he電dian力li係xi統tong的de電dian磁ci環huan境jing進jin行xing綜zong合he、全麵地考慮。
diancijianrong,shizhishebeihuoxitongzaiqisuochudegongtongdediancihuanjingzhongbushouganraonengzhengchanggongzuotongshibuduigaihuanjingzhongrenheqitashiwugouchengbunengchengshoudediancisaoraodenengli。diancijianrongwentizaidianlixitongzhongdedaoleqiangliedetixian:一方麵,電力係統是一個強大的幹擾源,在其正常運行或者故障時都會產生各種穩態或暫態幹擾,如大電流設備附近的磁場、開關操作時的暫態幹擾等。另一方麵,隨著現在微電子技術的普遍采用,對幹擾具有很高敏感性的各種二次自動化設備在電力係統運行中起著重要的作用,他們在極大提高電力係統自動化運行程度的同時,不可避免地會遭受到來自電力係統內部或其他的一些幹擾影響而有可能導致其工作失常,從而成為影響電力係統安全可靠運行的一個隱患。電dian力li係xi統tong二er次ci自zi動dong化hua設she備bei是shi電dian力li係xi統tong運yun行xing設she備bei的de一yi個ge部bu分fen,在zai討tao論lun其qi電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti時shi,不bu應ying該gai把ba它ta孤gu立li地di作zuo為wei一yi個ge電dian子zi設she備bei來lai進jin行xing,而er要yao結jie合he電dian力li係xi統tong的de電dian磁ci環huan境jing進jin行xing綜zong合he、全(quan)麵(mian)地(di)考(kao)慮(lv)。研(yan)究(jiu)二(er)次(ci)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)能(neng),最(zui)終(zhong)的(de)目(mu)的(de)是(shi)提(ti)高(gao)二(er)次(ci)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)抵(di)禦(yu)各(ge)種(zhong)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li),同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)設(she)備(bei)對(dui)周(zhou)圍(wei)其(qi)它(ta)設(she)備(bei)的(de)幹(gan)擾(rao)程(cheng)度(du),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。然(ran)而(er),設(she)備(bei)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)能(neng)的(de)提(ti)高(gao)並(bing)不(bu)是(shi)無(wu)限(xian)度(du)的(de),無(wu)論(lun)是(shi)從(cong)技(ji)術(shu)上(shang)還(hai)是(shi)經(jing)濟(ji)上(shang)都(dou)是(shi)不(bu)現(xian)實(shi)的(de)。從(cong)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)這(zhe)一(yi)大(da)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa),隻(zhi)有(you)在(zai)對(dui)幹(gan)擾(rao)源(yuan)以(yi)及(ji)幹(gan)擾(rao)耦(ou)合(he)途(tu)徑(jing)進(jin)行(xing)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),對(dui)二(er)次(ci)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)所(suo)處(chu)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)進(jin)行(xing)合(he)理(li)的(de)評(ping)估(gu),才(cai)能(neng)對(dui)其(qi)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)能(neng)提(ti)出(chu)合(he)理(li)的(de)要(yao)求(qiu),並(bing)在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上(shang)研(yan)究(jiu)提(ti)高(gao)其(qi)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)以(yi)及(ji)抑(yi)製(zhi)其(qi)所(suo)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)程(cheng)度(du)。

圖題:電力係統
電力係統電磁兼容問題描述
如果把二次設備作為一個幹擾的感受者來進行討論的話,那麼電力係統的電磁兼容問題可以用下圖來描述。各種幹擾二次設備耦合途徑 通過各種連接線的傳導作用或通過空間的輻射作用。
影響二次設備的主要幹擾源有:a)一些自然的幹擾如:雷擊、靜電等。b) 操作或係統故障時的瞬態幹擾如:隔離開關和斷路器操作、低壓回路繼電器動作、接地故障時短路電流引起的共模幹擾等。C)係統運行時的穩態幹擾:如高壓設施附近的工頻電場和磁場、附近電子或通信設備的幹擾等。其中對二次設備最具影響作用的幹擾是一次開關(隔離開關和斷路器)動作時產生的瞬態幹擾,這種瞬態幹擾一方麵以場的形式向外輻射,通過對二次設備的外接導體(各種回路連線、地線)的耦合或者直接通過空間的輻射耦合進入到二次設備內部,另一方麵直接通過二次設備連接到高壓設施的導體(PT、CT、高頻載波通道等)傳導進入二次設備內部,影響二次設備的正常工作。解決電力係統電磁兼容問題的途徑在於a)對係統的電磁環境進行測量評價;b)在係統設計建設中采取必要的合理的措施,減緩幹擾對二次設備的作用;c)提高二次設備本身的抗幹擾能力。
事(shi)實(shi)上(shang),國(guo)內(nei)外(wai)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)通(tong)過(guo)多(duo)年(nian)的(de)努(nu)力(li)已(yi)經(jing)積(ji)累(lei)了(le)大(da)量(liang)的(de)數(shu)據(ju),並(bing)依(yi)據(ju)其(qi)製(zhi)定(ding)了(le)相(xiang)關(guan)的(de)標(biao)準(zhun)和(he)導(dao)則(ze)用(yong)於(yu)指(zhi)導(dao)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)和(he)二(er)次(ci)設(she)備(bei)的(de)設(she)計(ji),但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)電(dian)力(li)技(ji)術(shu)近(jin)幾(ji)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan),一(yi)些(xie)新(xin)技(ji)術(shu)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong),由(you)此(ci)而(er)帶(dai)來(lai)的(de)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)的(de)變(bian)化(hua)以(yi)及(ji)對(dui)二(er)次(ci)設(she)備(bei)的(de)影(ying)響(xiang)問(wen)題(ti),值(zhi)得(de)大(da)家(jia)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)關(guan)注(zhu)和(he)研(yan)究(jiu)。
GIS變電站
與傳統的AIS變電站相比較,GIS由於與周圍環境隔絕、占地麵積縮小以及運行安全和維護方便等優點,正日益廣泛地應用在變電站建設中。GIS在使得變電站體積縮小的同時所帶來的係統電磁環境的改變正成為人們致力於研究的一個課題。與傳統的AIS相比較,GIS電氣部件的尺寸要小得多,而且被封閉在屏蔽的金屬殼裏,因此在其開關操作時產生的幹擾與傳統的AIS具有不同的特征。由於被封閉在金屬殼裏,GIS所產生的幹擾主要是通過流動在母線上的幹擾來回反射,以場或者電壓(電流)的形式向外傳遞或者通過GIS外殼以及當其一些連接處(如在套管或接地處等)存在屏蔽不連續點時形成較強的輻射源,以場的形式向外輻射, 3.1 瞬態場 一yi次ci開kai關guan動dong作zuo所suo產chan生sheng的de瞬shun態tai磁ci場chang水shui平ping取qu決jue於yu母mu線xian中zhong的de瞬shun態tai電dian流liu值zhi,而er瞬shun態tai電dian流liu值zhi則ze在zai很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu係xi統tong電dian壓ya與yu瞬shun態tai阻zu抗kang之zhi比bi,因yin此ci,可ke以yi這zhe麼me說shuo,係xi統tong電dian壓ya越yue高gao,瞬shun態tai磁ci場chang水shui平ping越yue大da。在zaiAIS 變電站中,一般在母線下方和非常靠近母線處直接測量的磁場水平在30-100A/m(峰值)。而在GIS變電站中則相對要低一點,一般為10-50A/m(峰值)。磁場水平隨著與母線的距離增大迅速減小,在離母線大約10米距離上磁場強度至少要衰減3倍。母線下的瞬態電場幅值與磁場相似,在AIS變電站中,所測值一般3至10KV/m(峰值),GIS變電站中所測到的值比AIS變電站要低一點,同樣,電場值與係統的電壓等級相關,電壓等級越高,電場值越大。但是,在GIS變電站非常靠近套管處電場值卻非常之大,可以達到30KV/m。與AIS不同的是,GIS一次開關動作時所測到的暫態電場短時間後即趨向於零,而不是維持在一個常數上,這可能是由於其金屬外殼接地所致。
從頻率特征上來看,由於GIS的特性阻抗比AIS要小得多,這就使得GIS與母線或架空線在連接處阻抗不匹配加劇,導致了幹擾電流(電壓)波的反射增加,因此,GIS較之AIS產生的幹擾波振蕩頻率更高。一般在AIS變電站中所測到的場的主導頻率在3MHz以下,而在GIS變電站中測到的則要高得多,通常是AIS的10倍以上,大多數情況是在50MHz以下,但其上限頻率卻可達到100MHz以上。由於通常GIS高壓設備和電子設備之間的距離較近,因此在GIS變電站中暫態電磁場輻射對設備的影響應引起足夠的重視。
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