變電站開關(guān)暫態(tài)電磁場計算及對二次設(shè)備的影響研究.pdf

1、超特高壓是目前我國電網(wǎng)的發(fā)展方向,這使得變電站內(nèi)的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜,也對絕緣和電磁兼容有了更高的要求。隨著測量、監(jiān)測等二次設(shè)備下放至開關(guān)場內(nèi),使得二次設(shè)備直接暴露在開關(guān)場復(fù)雜的電磁環(huán)境中并受到嚴(yán)重干擾,因此對開關(guān)操作引起的暫態(tài)場進(jìn)行有效評估并研究其對二次設(shè)備的影響至關(guān)重要。本文以隔離開關(guān)操作模型為主要研究對象,首先基于時域有限差分方法(FDTD),采用改進(jìn)的Agrawal傳輸線理論,研究了變電站暫態(tài)場的耦合干擾;其次,結(jié)合所建立的整個

2、變電站EMTP模型,分析了變電站內(nèi)開關(guān)操作引起的一次系統(tǒng)波過程及對二次電纜的傳導(dǎo)干擾問題,并提出了相應(yīng)的防護(hù)措施。在此基礎(chǔ)上,開發(fā)了用于變電站開關(guān)操作引起的瞬態(tài)電磁場預(yù)估分析軟件,能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)操作引起的變電站瞬態(tài)場的有效評估,論文主要開展如下研究工作:
　　①建立了隔離開關(guān)操作的等效電路模型,基于貝杰龍法確定了母線上電流激勵的數(shù)學(xué)表達(dá)式;其次考慮FDTD在瞬態(tài)問題研究的優(yōu)越性,結(jié)合電偶極子法和天線理論,計算了開關(guān)操作引起的空間任

3、意點(diǎn)暫態(tài)場的分布情況;利用開關(guān)操作模型的對稱性,建立了柱坐標(biāo)系下的FDTD離散模型,計算了整個變電站空間區(qū)域的電磁場,分析了地面以及土壤參數(shù)的影響;計算結(jié)果表明:空間電磁場計算需考慮地面影響,地面及以下區(qū)域空間電磁場較小,改變土壤特性對電磁場影響不大,因此只能通過屏蔽等措施來減小空間電磁場。
　?、卺槍﹂_關(guān)操作時母線上瞬態(tài)電流引起的暫態(tài)電磁場對二次電纜的耦合特點(diǎn),采用改進(jìn)的Agrawal傳輸線方法,以空間電場為激勵,考慮入射平面波

4、的角度,計算變電站內(nèi)電磁場對電纜的耦合干擾;結(jié)果表明:當(dāng)母線與傳輸線垂直時二次電纜中的耦合電壓最小,因此傳輸線應(yīng)盡量避免與母線平行。
　　③本文理論方法的驗證:結(jié)合文獻(xiàn)中的實(shí)際測量數(shù)據(jù),應(yīng)用本文算法,在同一母線電流激勵情況下,通過對比驗證論文算法的理論計算波形與實(shí)測波形。結(jié)果表明:理論計算結(jié)果與實(shí)測波形基本一致,能夠滿足工程實(shí)際的計算精度要求,可以對實(shí)際變電站的瞬態(tài)電磁環(huán)境進(jìn)行預(yù)估。
　?、茚槍ψ冸娬緝?nèi)開關(guān)操作引起的一次系統(tǒng)

5、波過程及對二次電纜的傳導(dǎo)干擾問題進(jìn)行了分析,基于所搭建的變電站的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)模型,計算不同操作形式下,一次系統(tǒng)產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓及二次電纜末端的干擾電壓;提出了幾種干擾電壓的防護(hù)措施并對其防護(hù)效果進(jìn)行了仿真研究,結(jié)果表明:隔離開關(guān)并聯(lián)電阻和加裝濾波電容能夠有效減小二次電纜末端的干擾電壓。
　?、蓍_發(fā)了用于變電站開關(guān)操作引起的瞬態(tài)電磁場預(yù)估計算的分析軟件,軟件分別可實(shí)現(xiàn)三種功能:單點(diǎn)場計算、空間場計算以及傳輸線過電壓計算,分別實(shí)