[科普中國]-隔離開關(guān)模擬騷擾源

簡介

利用斷路器控制球隙電弧的開合來模擬隔離開關(guān)的方法，設(shè)計了隔離開關(guān)模擬騷擾源系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有整體電磁騷擾時間可調(diào)、電磁脈沖幅值可調(diào)、被試品設(shè)備外殼地電位可調(diào)、空間輻射磁場可調(diào)、空間電場可調(diào)等特點;通過對電子式互感器的抗擾度性能測試試驗，證明該系統(tǒng)能夠滿足試驗要求，且穩(wěn)定性好、可靠性高;所提出的隔離開關(guān)模擬騷擾源電子式互感器抗擾度試驗項目完全可以替代目前所進行的“隔離開關(guān)分合容性小電流條件下電子式互感器抗擾度試驗”項目，進一步推進了該項目的標(biāo)準(zhǔn)化，新項目的實施可以有效減少由于電子式互感器受到電磁干擾給電網(wǎng)所帶來的損失。從而為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行保駕護航1。

隔離開關(guān)模擬騷擾源的研制由于隔離開關(guān)的分、合過程存在較大分散性，造成了電磁場強度和作用時間很難控制，且沒有考慮地電位升所帶來的干擾等問題，因此該試驗項目存在一定局限性，很難標(biāo)準(zhǔn)化。正是基于優(yōu)化原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了隔離開關(guān)模擬騷擾源系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計思路如下:

1)為了實現(xiàn)兩個試驗項目的等效性，隔離開關(guān)模擬騷擾源的電磁參數(shù)要和敞開式隔離開關(guān)的參數(shù)相接近。隔離開關(guān)分、合過程中的空間電磁場是由隔離開關(guān)電弧暫態(tài)電流產(chǎn)生，因此為了模擬特性相一致的暫態(tài)電流，仍必須使用空氣作為絕緣介質(zhì)，并且經(jīng)過對不同電極的反復(fù)對比試驗，最終選擇放電球隙作為電弧的發(fā)生器。

2)為了解決原試驗系統(tǒng)不同電壓等級電子式互感器試驗中隔離開關(guān)的匹配、更換問題，設(shè)置放電球隙間距為電動可調(diào)，因為放電球隙可決定放電一次電壓的下限值。

3)為了實現(xiàn)試驗項目的標(biāo)準(zhǔn)化，就要解決試驗的可重復(fù)性問題，即每次試驗的空間電磁場等級要基本一致。用敞開式隔離開關(guān)作為騷擾源，每次試驗電磁場強度的分散性較大、重復(fù)性較差，為了解決該問題，提出了利用真空斷路器分、合球隙電弧來模擬隔離開關(guān)的技術(shù)，實現(xiàn)快速起弧、熄弧，精確控制燃弧，用以解決放電間隙電弧過程的控制方法問題。

4)為了解決原系統(tǒng)中暫態(tài)電磁脈沖作用時間無法控制的問題，文中研制了斷路器操作控制儀。該控制儀用以控制高壓回路中真空斷路器的合、分操作，及其之間的間隔時間，從而實現(xiàn)騷擾源主回路的通、斷，及間隔時間的控制，其中包括間隙放電的導(dǎo)通、關(guān)斷過程控制，從而實現(xiàn)對暫態(tài)電磁脈沖作用時間的控制。

5)經(jīng)過大量試驗證實通過調(diào)節(jié)球隙間距、電源側(cè)和負載側(cè)電容容量可有規(guī)律的改變暫態(tài)電磁脈沖的強度，因此為了解決原有系統(tǒng)中暫態(tài)電磁脈沖強度無法控制的問題，騷擾源系統(tǒng)中配備了球隙間距電動調(diào)節(jié)裝置，可實現(xiàn)遠程控制;并設(shè)置了不同容量的、可方便移動的電容組合，以此來解決暫態(tài)電磁脈沖強度控制的問題2。

系統(tǒng)組成該系統(tǒng)主要由產(chǎn)生電磁騷擾的高壓一次設(shè)備和起到控制和檢測作用的二次設(shè)備構(gòu)成。隔離開關(guān)模擬騷擾源一次設(shè)備主要包括試驗變壓器、電容分壓器、可調(diào)接地電感、電源側(cè)模擬電容、真空斷路器開關(guān)、放電球隙和負載側(cè)模擬電容。試驗變壓器選用容量為500 kW，最高輸出電壓為500 kV的工頻變壓器;電源側(cè)和負載側(cè)電容分別用于模擬實際現(xiàn)場中隔離開關(guān)帶電刀口側(cè)和負載刀口側(cè)電容總和，電容容量從1 00010 000 pF可調(diào);可調(diào)接地電感總感抗值為10H，用于模擬隔離開關(guān)接地引線在高頻電流作用下所產(chǎn)生的高頻感抗。

隔離開關(guān)模擬騷擾源二次設(shè)備主要包括變壓器操作控制臺、斷路器操作控制儀、斷路器控制保護裝置、球隙控制器、電壓電流采集系統(tǒng)及其記錄裝置、被試電子式互感器及其合并單元和錄波裝置。

總結(jié)1)開發(fā)研制了隔離開關(guān)模擬騷擾源系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有整體電磁騷擾時間可調(diào)、電磁脈沖幅值可調(diào)、被試品設(shè)備外殼地電位可調(diào)，以及空間輻射磁場、電場可調(diào)等優(yōu)點，能夠滿足模擬目前變電站的暫態(tài)電磁環(huán)境工況的要求，為后期標(biāo)準(zhǔn)試驗的制定打好堅實的基礎(chǔ)。通過試驗發(fā)現(xiàn)，騷擾源輸出脈沖電流頻率1.1 MHz左右;隨著一次電壓的變化，暫態(tài)脈沖電流的幅值變化不大;隨著球隙間距的增大、電源側(cè)和負載側(cè)電容的增大暫態(tài)電流脈沖幅值明顯增大，證明了模擬騷擾源系統(tǒng)的可行性、穩(wěn)定性和可靠性。

2)通過隔離開關(guān)模擬騷擾源試驗系統(tǒng)對電子式電流互感器進行電磁騷擾試驗，證明了在模擬騷擾源的作用下，電子式互感器出現(xiàn)了較高頻次的方波騷擾和脈沖騷擾，說明騷擾源能夠真實模擬現(xiàn)場暫態(tài)電磁環(huán)境，可應(yīng)用于電子式互感器的抗擾度性能研究。

3)提出了隔離開關(guān)模擬騷擾源電子式互感器抗擾度試驗項目，該項目可真實模擬現(xiàn)場實際工況，是一種系統(tǒng)級的電磁兼容試驗項目.通過該項目試驗，可較全面測試電子式互感器的電磁防護性能，可替代原隔離開關(guān)作為騷擾源的電子式互感器抗擾度試驗項目3。