第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題

1、第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 第六章第六章 GIS中的電磁兼容問(wèn)題中的電磁兼容問(wèn)題 n第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 n第二節(jié)第二節(jié) GIS中開(kāi)關(guān)操作的快速中開(kāi)關(guān)操作的快速 暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程 n第三節(jié)第三節(jié) GIS中的暫態(tài)地電位升高問(wèn)題中的暫態(tài)地電位升高問(wèn)題 n第四節(jié)第四節(jié) GIS中開(kāi)關(guān)操作等暫態(tài)過(guò)程中開(kāi)關(guān)操作等暫態(tài)過(guò)程 產(chǎn)生的瞬態(tài)輻射騷擾產(chǎn)生的瞬態(tài)輻射騷擾 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 n氣體絕緣金屬封閉組合電器氣體絕緣金屬封閉組合電器 ( Gas-Insulated Switchgear，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS )， 是是60年代中期出現(xiàn)的一種新型電器裝置。年代中期出現(xiàn)的

2、一種新型電器裝置。 nGIS的問(wèn)世，對(duì)傳統(tǒng)的敞開(kāi)式高壓配電的問(wèn)世，對(duì)傳統(tǒng)的敞開(kāi)式高壓配電 裝置裝置( AIS )來(lái)說(shuō)是一次革命，特別是在來(lái)說(shuō)是一次革命，特別是在 超高壓領(lǐng)域中。三十多年來(lái)，超高壓領(lǐng)域中。三十多年來(lái)，GIS的發(fā)的發(fā) 展非常迅速，其優(yōu)點(diǎn)得到了國(guó)內(nèi)外電力展非常迅速，其優(yōu)點(diǎn)得到了國(guó)內(nèi)外電力 部門(mén)的公認(rèn)。部門(mén)的公認(rèn)。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 一、一、 GIS有下列優(yōu)點(diǎn)有下列優(yōu)點(diǎn)： n占地面積和空間占有體積大為減小。有更好的占地面積和空間占有體積大為減小。有更好的 綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 n安全可靠安全可靠, ,人身安全人身安全, ,設(shè)備運(yùn)行可靠設(shè)備運(yùn)行可靠. . n有利于環(huán)境保

3、護(hù)。采用有利于環(huán)境保護(hù)。采用GISGIS可使運(yùn)行人員不受電可使運(yùn)行人員不受電 磁場(chǎng)輻射的影響，因此變電站的設(shè)計(jì)比采用磁場(chǎng)輻射的影響，因此變電站的設(shè)計(jì)比采用AISAIS 時(shí)簡(jiǎn)單。時(shí)簡(jiǎn)單。 n安裝工作量小，檢修周期長(zhǎng)。安裝工作量小，檢修周期長(zhǎng)。 因此，因此，GISGIS在山區(qū)水電站、污穢地區(qū)配電系統(tǒng)在山區(qū)水電站、污穢地區(qū)配電系統(tǒng) 和城市電網(wǎng)改革中得到廣泛的應(yīng)用，而且在空和城市電網(wǎng)改革中得到廣泛的應(yīng)用，而且在空 氣稀薄的高海拔地區(qū)和地震頻繁活動(dòng)的地區(qū)，氣稀薄的高海拔地區(qū)和地震頻繁活動(dòng)的地區(qū)， 選用選用GISGIS也有著極為廣闊的前途。也有著極為廣闊的前途。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 二、二、 GI

4、S致命的弱點(diǎn)致命的弱點(diǎn): ( 1 ) ( 1 ) 當(dāng)?shù)堕l切合操作會(huì)產(chǎn)生電弧重燃，觸頭兩當(dāng)?shù)堕l切合操作會(huì)產(chǎn)生電弧重燃，觸頭兩 端的電壓在幾端的電壓在幾nsns內(nèi)突然跌落，該電壓陡波在內(nèi)突然跌落，該電壓陡波在 GISGIS中產(chǎn)生行波，引起高頻振蕩而形成特快速中產(chǎn)生行波，引起高頻振蕩而形成特快速 瞬變過(guò)程瞬變過(guò)程( ( Very Fast Transient，簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)VFT ) ) ， 從而產(chǎn)生特快速瞬變過(guò)電壓從而產(chǎn)生特快速瞬變過(guò)電壓( ( Very Fast Transient Over-Voltage，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)VFTO ) ) 。 nVFTOVFTO嚴(yán)重時(shí)在嚴(yán)重時(shí)在GISGIS的不同部位，會(huì)出

5、現(xiàn)故障。的不同部位，會(huì)出現(xiàn)故障。 n例如，巴西的例如，巴西的Graiau 500kV GIS變電站在運(yùn)行變電站在運(yùn)行 的初期，就曾因刀閘操作產(chǎn)生的的初期，就曾因刀閘操作產(chǎn)生的VFTO造成造成 GIS外殼內(nèi)部的火花放電，外殼內(nèi)部的火花放電，500kV油紙?zhí)坠艿挠图執(zhí)坠艿?炸裂和變壓器故障等。炸裂和變壓器故障等。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 2 ) ( 2 ) VFTO在在GIS內(nèi)部傳播時(shí)，遇到與外部相聯(lián)內(nèi)部傳播時(shí)，遇到與外部相聯(lián) 接的地方時(shí)，會(huì)發(fā)生波的折射和反射。接的地方時(shí)，會(huì)發(fā)生波的折射和反射。 n當(dāng)當(dāng)VFTO由由GISGIS向外部傳播時(shí)，產(chǎn)生暫態(tài)地電位向外部傳播時(shí)，產(chǎn)生暫態(tài)地電位 升高升

6、高( (TGPR) )， nTGPR會(huì)造成人員受擊，控制、保護(hù)設(shè)備的誤會(huì)造成人員受擊，控制、保護(hù)設(shè)備的誤 動(dòng)作，二次設(shè)備損壞等后果。動(dòng)作，二次設(shè)備損壞等后果。 ( 3 ) ( 3 ) 沿沿GISGIS母線導(dǎo)管傳播的母線導(dǎo)管傳播的VFTO和沿和沿GIS殼體殼體 與接地系統(tǒng)的與接地系統(tǒng)的TGPR都會(huì)形成暫態(tài)電磁場(chǎng)，形都會(huì)形成暫態(tài)電磁場(chǎng)，形 成輻射騷擾。成輻射騷擾。 以上問(wèn)題是以上問(wèn)題是GIS中典型的電磁兼容中典型的電磁兼容( ( EMC ) )問(wèn)題，問(wèn)題， 因此是設(shè)計(jì)變電站時(shí)所必須考慮的。因此是設(shè)計(jì)變電站時(shí)所必須考慮的。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 第二節(jié)第二節(jié) GIS中開(kāi)關(guān)操作的快速暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程

7、中開(kāi)關(guān)操作的快速暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程 一、一、VFTO現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)理現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)理 nVFTO是由是由GIS內(nèi)開(kāi)關(guān)操作或內(nèi)開(kāi)關(guān)操作或GIS內(nèi)部放電引內(nèi)部放電引 起的極快速瞬態(tài)過(guò)電壓。起的極快速瞬態(tài)過(guò)電壓。 n由于刀閘的觸頭運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較慢，因而將由于刀閘的觸頭運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較慢，因而將 產(chǎn)生電弧重燃，形成上升時(shí)間很短的行波，產(chǎn)生電弧重燃，形成上升時(shí)間很短的行波， 在在GIS內(nèi)部傳播，內(nèi)部傳播，VFTO最高可達(dá)最高可達(dá)2.5p.u。 n計(jì)算和實(shí)測(cè)表明，計(jì)算和實(shí)測(cè)表明，VFTO上升時(shí)間為上升時(shí)間為520ns， 上升率則高達(dá)上升率則高達(dá)40MV/s。典型波形見(jiàn)圖。典型波形見(jiàn)圖6-1。 n在設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)備時(shí)應(yīng)

8、考慮在設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮VFTO的影響。的影響。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6-16-1 典型的典型的VFT0波形波形 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n由開(kāi)關(guān)電弧重燃引起的暫態(tài)脈沖的陡變主由開(kāi)關(guān)電弧重燃引起的暫態(tài)脈沖的陡變主 要決定于電弧的形成時(shí)間要決定于電弧的形成時(shí)間 tr . ntr表示觸頭間隙從開(kāi)始游離到完全導(dǎo)通所表示觸頭間隙從開(kāi)始游離到完全導(dǎo)通所 需要的時(shí)間，需要的時(shí)間，tr 越小，波頭越陡。越小，波頭越陡。 n對(duì)于均勻電場(chǎng)中對(duì)于均勻電場(chǎng)中SF6氣體而言：氣體而言： 常數(shù)；常數(shù)； 絕緣強(qiáng)度絕緣強(qiáng)度 0 3 .13 E K t T r 0 E T K 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n

9、正常正常GIS由刀閘操作引起的沖擊波的由刀閘操作引起的沖擊波的 tr =520ns，暫態(tài)脈沖的最大陡度可，暫態(tài)脈沖的最大陡度可 由下式求出：由下式求出： 式中式中 為觸頭間距。為觸頭間距。 n均勻電場(chǎng)中，均勻電場(chǎng)中，SF6的的E0約為空氣的約為空氣的2 3倍，倍，SF6中的最大電壓陡度為空氣的中的最大電壓陡度為空氣的 49倍。倍。 T K lE td ud 2 0 max 15. 0| l 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 二、二、VFTO的分類(lèi)及其特性的分類(lèi)及其特性 ( 一一 ) 分類(lèi)分類(lèi) n當(dāng)操作當(dāng)操作GIS隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，在離它的不同隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，在離它的不同 距離處可觀察到不同的瞬變過(guò)程，可分距離

10、處可觀察到不同的瞬變過(guò)程，可分 為內(nèi)部的和外部的為內(nèi)部的和外部的VFTO。 n這是由于這是由于GIS內(nèi)外裝備的布局和阻尼效內(nèi)外裝備的布局和阻尼效 應(yīng)引起行波的不同折射、反射的原因。應(yīng)引起行波的不同折射、反射的原因。 n所有在所有在GIS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)產(chǎn)生的各種行波分量網(wǎng)絡(luò)內(nèi)產(chǎn)生的各種行波分量 疊加形成其波形疊加形成其波形,VFTO的分類(lèi)如圖的分類(lèi)如圖6-2。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6- -2 GIS內(nèi)部和外部的陡波前過(guò)電壓的起源和分類(lèi)內(nèi)部和外部的陡波前過(guò)電壓的起源和分類(lèi) 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 二二 ) VFTO的特性的特性 nGIS中的內(nèi)部中的內(nèi)部VFTO是由隔離開(kāi)關(guān)和斷路是由隔離

11、開(kāi)關(guān)和斷路 器操作及破壞性放電過(guò)程中所固有的快器操作及破壞性放電過(guò)程中所固有的快 速電壓波崩潰所產(chǎn)生的兩個(gè)行進(jìn)的階躍速電壓波崩潰所產(chǎn)生的兩個(gè)行進(jìn)的階躍 電壓引起。電壓引起。 n這些行波通過(guò)這些行波通過(guò)GIS和相連接的設(shè)備傳播。和相連接的設(shè)備傳播。 在每次阻抗突變時(shí)，反射和折射部分都在每次阻抗突變時(shí)，反射和折射部分都 被畸變，各種行波的疊加就形成了陡波被畸變，各種行波的疊加就形成了陡波 前過(guò)電壓波形。前過(guò)電壓波形。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 1 ) 階躍電壓；階躍電壓； ( 2 ) 由于由于GIS內(nèi)母線管道波阻抗的多次內(nèi)母線管道波阻抗的多次 微弱變化形成的甚高頻范圍微弱變化形成的甚高頻范圍

12、f1( 最高達(dá)最高達(dá) 100MHz )； ( 3 ) 由于由于GIS母線管道和電纜末端或架母線管道和電纜末端或架 空線終端處波阻抗的顯著變化而引起空線終端處波阻抗的顯著變化而引起 的反射形成的高頻范圍的反射形成的高頻范圍f2( 最高達(dá)最高達(dá) 30MHz )； ( 4 ) 由大電容的外部裝置引起的諧振產(chǎn)由大電容的外部裝置引起的諧振產(chǎn) 生的低頻范圍生的低頻范圍f3( 0.1MHz至至5MHz )。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n內(nèi)部?jī)?nèi)部VFTO的波形取決于的波形取決于GIS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部 的配置。的配置。 n內(nèi)部?jī)?nèi)部VFTO的幅值范圍為系統(tǒng)電壓的的幅值范圍為系統(tǒng)電壓的12.5倍。

13、倍。 nIEC61321-1技術(shù)報(bào)告，將內(nèi)部技術(shù)報(bào)告，將內(nèi)部VFTO、外部、外部 VFTO的典型波形如圖的典型波形如圖6-3、圖、圖6-4所示。所示。 n外部外部VFTO基本上是由內(nèi)部基本上是由內(nèi)部VFTO造成的，因此，造成的，因此， 它們具有相似的波形。它們具有相似的波形。 n外部外部VFTO的峰值主要取決于的峰值主要取決于GIS以外的設(shè)備，以外的設(shè)備， 但同樣取決于但同樣取決于GIS和和GIS的接地連接方法的接地連接方法 n外部外部VFTO幅值范圍為系統(tǒng)電壓的幅值范圍為系統(tǒng)電壓的12.5倍。倍。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6-3 6-3 由刀閘合閘引起的內(nèi)部由刀閘合閘引起的內(nèi)部VFT

14、O的典型波形的典型波形 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6- -4 外部外部VFTO的典型波形的典型波形 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 三、三、VFT0的影響因素的影響因素 nVFTO波形主要取決于波形主要取決于GIS的內(nèi)部結(jié)的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)和外部的配置，并隨位置變化。構(gòu)和外部的配置，并隨位置變化。 nVFTO的幅值還與殘余電荷，開(kāi)關(guān)的幅值還與殘余電荷，開(kāi)關(guān) 的特性的特性( 如弧道電阻，開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，如弧道電阻，開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)， 分合特性分合特性 )等有關(guān)。等有關(guān)。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 一一 ) 殘余電荷對(duì)殘余電荷對(duì)VFTO的影響的影響 n由殘留電荷產(chǎn)生的電位會(huì)因電荷通過(guò)絕緣子泄漏而逐由殘留電荷產(chǎn)

15、生的電位會(huì)因電荷通過(guò)絕緣子泄漏而逐 漸降低，漸降低， n殘留電荷會(huì)使殘留電荷會(huì)使VFTO升高，自由導(dǎo)電微粒飄浮的可能升高，自由導(dǎo)電微粒飄浮的可能 性加大。性加大。 nVFTO幅值與殘余電荷之間呈線性關(guān)系。主要是因?yàn)榉蹬c殘余電荷之間呈線性關(guān)系。主要是因?yàn)?回路本身是線性的?；芈繁旧硎蔷€性的。 n殘余電荷不同，同一點(diǎn)的殘余電荷不同，同一點(diǎn)的VFTO波形相同，幅值不同。波形相同，幅值不同。 n研究表明，殘留電荷的幅值與觸頭間擊穿電壓的不平研究表明，殘留電荷的幅值與觸頭間擊穿電壓的不平 衡度顯著相關(guān)。對(duì)于典型的、設(shè)計(jì)良好的刀閘，這一衡度顯著相關(guān)。對(duì)于典型的、設(shè)計(jì)良好的刀閘，這一 不平衡度通常為不平衡

16、度通常為1530，在這樣的殘留電荷下產(chǎn)生，在這樣的殘留電荷下產(chǎn)生 的過(guò)電壓值不超過(guò)的過(guò)電壓值不超過(guò)2.0p.u。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 二二 ) 開(kāi)關(guān)弧道電阻的影響開(kāi)關(guān)弧道電阻的影響 n當(dāng)?shù)堕l起弧時(shí)，弧道電阻當(dāng)?shù)堕l起弧時(shí)，弧道電阻R對(duì)過(guò)電對(duì)過(guò)電 壓有阻尼作用，在分合閘過(guò)程中壓有阻尼作用，在分合閘過(guò)程中R 是一個(gè)時(shí)變參數(shù)。是一個(gè)時(shí)變參數(shù)。 n弧道電阻對(duì)弧道電阻對(duì)VFTO的抑制作用很大。的抑制作用很大。 一般來(lái)說(shuō)，各節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓幅值隨弧一般來(lái)說(shuō)，各節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓幅值隨弧 道電阻增加而減小道電阻增加而減小. n因此因此GIS中隔離開(kāi)關(guān)中加裝合閘電中隔離開(kāi)關(guān)中加裝合閘電 阻可作為限制阻可作為限制V

17、FTO的一個(gè)措施。的一個(gè)措施。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 三三 ) 變壓器入口電容的影響變壓器入口電容的影響 n一般來(lái)說(shuō)，變壓器入口電容增大，一般來(lái)說(shuō)，變壓器入口電容增大， 各點(diǎn)過(guò)電壓倍數(shù)均增加。各點(diǎn)過(guò)電壓倍數(shù)均增加。 VFTO還受其他因素影響，如還受其他因素影響，如: n回路母線各段的長(zhǎng)度回路母線各段的長(zhǎng)度 n支持絕緣子電容量，支持絕緣子電容量， 但其影響程度對(duì)各節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)并不一致。但其影響程度對(duì)各節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)并不一致。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 四、四、VFT0對(duì)避雷器和變壓器的影響對(duì)避雷器和變壓器的影響 n例如，某抽水蓄能電站的例如，某抽水蓄能電站的1號(hào)、號(hào)、2號(hào)單元的號(hào)單元的 MOA

18、的頻繁動(dòng)作，以及的頻繁動(dòng)作，以及1號(hào)主變壓器絕緣擊穿號(hào)主變壓器絕緣擊穿 事故，分析認(rèn)為：與該電站中的事故，分析認(rèn)為：與該電站中的500kV GIS 中中 刀閘的頻繁投切操作有關(guān)。刀閘的頻繁投切操作有關(guān)。 nGIS中刀閘操作引起的中刀閘操作引起的VFTO，雖幅值不算太，雖幅值不算太 高，但其等值頻率高、陡度大。高，但其等值頻率高、陡度大。 ( 1 ) VFTO作用在避雷器上會(huì)產(chǎn)生很大的脈沖電作用在避雷器上會(huì)產(chǎn)生很大的脈沖電 容電流，可引起避雷器的頻繁動(dòng)作容電流，可引起避雷器的頻繁動(dòng)作; 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 2 ) VFTO沿變壓器繞組近似于指數(shù)分布，沿變壓器繞組近似于指數(shù)分布， 首端

19、匝間絕緣將承受較高的電壓；首端匝間絕緣將承受較高的電壓； ( 3 ) VFTO所含的諧波分量較豐富，會(huì)在所含的諧波分量較豐富，會(huì)在 變壓器繞組的局部引起諧振；加上累積變壓器繞組的局部引起諧振；加上累積 效應(yīng)等因素的影響，可能會(huì)使變壓器絕效應(yīng)等因素的影響，可能會(huì)使變壓器絕 緣發(fā)生擊穿現(xiàn)象。緣發(fā)生擊穿現(xiàn)象。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 五、五、VFTO的研究方法的研究方法 n理論分析、實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)、調(diào)研和計(jì)算機(jī)的理論分析、實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)、調(diào)研和計(jì)算機(jī)的 數(shù)值模擬計(jì)算，以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等。數(shù)值模擬計(jì)算，以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等。 n其中最可靠的是實(shí)測(cè)試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬相其中最可靠的是實(shí)測(cè)試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬相

20、 結(jié)合的方法。結(jié)合的方法。 n實(shí)測(cè)固然是最可靠的，但不現(xiàn)實(shí)，也沒(méi)有必要實(shí)測(cè)固然是最可靠的，但不現(xiàn)實(shí)，也沒(méi)有必要 讓電力系統(tǒng)承擔(dān)偌大的風(fēng)險(xiǎn)。讓電力系統(tǒng)承擔(dān)偌大的風(fēng)險(xiǎn)。 n關(guān)于運(yùn)行方式，試驗(yàn)條件乃至刀閘斷口瞬時(shí)電關(guān)于運(yùn)行方式，試驗(yàn)條件乃至刀閘斷口瞬時(shí)電 壓的幅值概率都可由通用的壓的幅值概率都可由通用的EMTP數(shù)值計(jì)算來(lái)數(shù)值計(jì)算來(lái) 設(shè)定。設(shè)定。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 六、本節(jié)的主要結(jié)論六、本節(jié)的主要結(jié)論 ( 1 ) VFTO是由是由GIS刀閘切合容性負(fù)載時(shí)由于波阻抗的變刀閘切合容性負(fù)載時(shí)由于波阻抗的變 化引起大量的波的折反射而形成的，其振蕩頻率化引起大量的波的折反射而形成的，其振蕩頻率0.1

21、100MHz。 ( 2 ) GIS的結(jié)構(gòu)布置及連接方式、刀閘的特性、結(jié)構(gòu)及觸的結(jié)構(gòu)布置及連接方式、刀閘的特性、結(jié)構(gòu)及觸 頭運(yùn)動(dòng)速度和內(nèi)部氣壓等是影響頭運(yùn)動(dòng)速度和內(nèi)部氣壓等是影響VFTO幅值及波形的幅值及波形的 主要因素。主要因素。 ( 3 ) VFTO最大值一般不超過(guò)最大值一般不超過(guò)2.5p.u，低于電氣設(shè)備的雷，低于電氣設(shè)備的雷 電沖擊耐受水平，因而電沖擊耐受水平，因而VFTO能被能被MOA限制。一般不限制。一般不 會(huì)威脅到設(shè)計(jì)完備的會(huì)威脅到設(shè)計(jì)完備的GIS絕緣和與其聯(lián)接的電氣設(shè)備。絕緣和與其聯(lián)接的電氣設(shè)備。 ( 4 ) 但當(dāng)?shù)?dāng)GIS中的刀閘操作頻繁時(shí)，中的刀閘操作頻繁時(shí)，VFTO可引起可

22、引起MOA的的 頻繁動(dòng)作，由于累積效應(yīng)等因素的影響，有時(shí)也可能頻繁動(dòng)作，由于累積效應(yīng)等因素的影響，有時(shí)也可能 會(huì)發(fā)生變壓器絕緣的擊穿事故。會(huì)發(fā)生變壓器絕緣的擊穿事故。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 5 ) VFTO幅值與回路的殘余電荷關(guān)系較大，一幅值與回路的殘余電荷關(guān)系較大，一 般情況下，其幅值與殘余電荷量線性正相關(guān)。般情況下，其幅值與殘余電荷量線性正相關(guān)。 ( 6 ) 開(kāi)關(guān)弧道電阻對(duì)開(kāi)關(guān)弧道電阻對(duì)VFTO幅值影響較大，一般幅值影響較大，一般 情況下，隨弧道電阻的增大，情況下，隨弧道電阻的增大，VFTO幅值降低。幅值降低。 ( 7 ) VFTO還受其他因素影響：如變壓器入口還受其他因素影響：

23、如變壓器入口C、 回路母線各段的長(zhǎng)度及支持絕緣子回路母線各段的長(zhǎng)度及支持絕緣子C，其影響，其影響 程度各點(diǎn)不一。程度各點(diǎn)不一。 ( 8 ) 降低降低VFTO的主要措施有：的主要措施有： n優(yōu)化優(yōu)化GIS變電站設(shè)計(jì)；變電站設(shè)計(jì)； n改進(jìn)改進(jìn)GIS變電站聯(lián)接方式及優(yōu)選參數(shù)，變電站聯(lián)接方式及優(yōu)選參數(shù)， n采用優(yōu)良的隔離開(kāi)關(guān)，采用優(yōu)良的隔離開(kāi)關(guān)， n隔離開(kāi)關(guān)加裝電阻等。隔離開(kāi)關(guān)加裝電阻等。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 第三節(jié)第三節(jié) GIS中的暫態(tài)地電位升高問(wèn)題中的暫態(tài)地電位升高問(wèn)題 一、概述一、概述 n美國(guó)在美國(guó)在AEP的的UHV系統(tǒng)中測(cè)到高達(dá)系統(tǒng)中測(cè)到高達(dá) 100kV的暫態(tài)地電位升高的暫態(tài)地電位升高

24、( TGPR )， n加拿大在加拿大在GIS中測(cè)到中測(cè)到28.6kV的的TGPR， n國(guó)內(nèi)某國(guó)內(nèi)某220kV GIS變電站中也測(cè)到了上變電站中也測(cè)到了上 千伏的千伏的TGPR， 這些數(shù)字均已超過(guò)傳統(tǒng)概念所能接受的這些數(shù)字均已超過(guò)傳統(tǒng)概念所能接受的 數(shù)值。數(shù)值。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 nGIS中的刀閘操作、母線接地以及做耐壓試中的刀閘操作、母線接地以及做耐壓試 驗(yàn)時(shí)母線對(duì)外殼的瞬間放電都會(huì)產(chǎn)生前沿很驗(yàn)時(shí)母線對(duì)外殼的瞬間放電都會(huì)產(chǎn)生前沿很 陡的暫態(tài)電壓波。陡的暫態(tài)電壓波。 nGIS的母線是同軸圓筒式結(jié)構(gòu)，當(dāng)母線上流的母線是同軸圓筒式結(jié)構(gòu)，當(dāng)母線上流 過(guò)前沿很陡的暫態(tài)電流時(shí)，則會(huì)以波的形式過(guò)前

25、沿很陡的暫態(tài)電流時(shí)，則會(huì)以波的形式 傳播。傳播。 n因暫態(tài)電流的等值頻率很高，強(qiáng)烈的集膚效因暫態(tài)電流的等值頻率很高，強(qiáng)烈的集膚效 應(yīng)使電流波僅沿母線的外表層及外殼的內(nèi)表應(yīng)使電流波僅沿母線的外表層及外殼的內(nèi)表 層流動(dòng)，并且外殼電位保持為零。層流動(dòng)，并且外殼電位保持為零。 n只有當(dāng)電流波遇到波阻抗變化，發(fā)生波的折只有當(dāng)電流波遇到波阻抗變化，發(fā)生波的折 射和反射時(shí)，才會(huì)使外殼產(chǎn)生暫態(tài)地電位升射和反射時(shí)，才會(huì)使外殼產(chǎn)生暫態(tài)地電位升 高高TGPR 或外殼電位升高或外殼電位升高TEV 。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n一方面對(duì)二次設(shè)備構(gòu)成過(guò)電壓的威脅，另一方面一方面對(duì)二次設(shè)備構(gòu)成過(guò)電壓的威脅，另一方面 電

26、磁場(chǎng)從殼體向四周輻射并可危害到二次設(shè)備，電磁場(chǎng)從殼體向四周輻射并可危害到二次設(shè)備， 引起電磁騷擾引起電磁騷擾 。 nTGPR具有持續(xù)時(shí)間短，頻率高和陡度大的特點(diǎn)，具有持續(xù)時(shí)間短，頻率高和陡度大的特點(diǎn)， 其危害主要表現(xiàn)在：其危害主要表現(xiàn)在： ( 1 ) 對(duì)弱電設(shè)備產(chǎn)生騷擾，影響正常的功能，以致對(duì)弱電設(shè)備產(chǎn)生騷擾，影響正常的功能，以致 誤動(dòng)或拒動(dòng)；誤動(dòng)或拒動(dòng)； ( 2 ) 對(duì)弱電二次設(shè)備的絕緣形成威脅，甚至擊穿短對(duì)弱電二次設(shè)備的絕緣形成威脅，甚至擊穿短 路。也可能擊穿路。也可能擊穿GIS的某一絕緣部件，乃至間隔的某一絕緣部件，乃至間隔 造成接地短路事故。造成接地短路事故。 ( 3 ) 如果在暫態(tài)過(guò)

27、程中觸及如果在暫態(tài)過(guò)程中觸及“接地接地”的設(shè)備外殼的設(shè)備外殼 ( GIS外殼外殼 )就會(huì)感到刺痛或失控，危及人身安全。就會(huì)感到刺痛或失控，危及人身安全。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 二、二、TGPR的產(chǎn)生機(jī)理的產(chǎn)生機(jī)理 n研究研究TGPR產(chǎn)生機(jī)理的常用模型如圖產(chǎn)生機(jī)理的常用模型如圖6-5所示。所示。 nGIS空氣側(cè)的空氣側(cè)的TEV和外部和外部VFTO產(chǎn)生的機(jī)理可通產(chǎn)生的機(jī)理可通 過(guò)過(guò)GIS空氣終端看作是三個(gè)傳輸線的連接來(lái)分析：空氣終端看作是三個(gè)傳輸線的連接來(lái)分析： ( 1 ) 同軸同軸GIS傳輸線傳輸線; ( 2 ) 由套管導(dǎo)體和架空線形成的傳輸線；由套管導(dǎo)體和架空線形成的傳輸線； ( 3 )

28、 GIS外殼到大地的傳輸線。外殼到大地的傳輸線。 這三部分的傳輸線的波阻抗分別為這三部分的傳輸線的波阻抗分別為Z1、Z2、Z3。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6-5 6-5 GIS中暫態(tài)地電位升高原理分析圖中暫態(tài)地電位升高原理分析圖 ( (a) )母線結(jié)構(gòu)；母線結(jié)構(gòu)；( (b) )流動(dòng)波簡(jiǎn)化模型；流動(dòng)波簡(jiǎn)化模型；( (c) )等值電路等值電路 Z1母線對(duì)外殼的波阻；母線對(duì)外殼的波阻；Z2套管外側(cè)架空線的波阻套管外側(cè)架空線的波阻 Z3母線外殼對(duì)地的波阻母線外殼對(duì)地的波阻 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n當(dāng)內(nèi)部行波傳播到當(dāng)內(nèi)部行波傳播到 SF6 /Air套管時(shí)：套管時(shí)： ( 1 ) 瞬態(tài)電壓的一

29、部分被耦合到架空線至地的瞬態(tài)電壓的一部分被耦合到架空線至地的 傳輸線上并產(chǎn)生外部傳輸線上并產(chǎn)生外部VFTO； ( 2 ) 另一部分被耦合到另一部分被耦合到GIS外殼至地的傳輸線外殼至地的傳輸線 上并產(chǎn)生上并產(chǎn)生TEV。 n 設(shè)一暫態(tài)電壓波設(shè)一暫態(tài)電壓波u0沿母線向套管方向傳播，沿母線向套管方向傳播， 如圖如圖6-5（a ）所示。當(dāng)）所示。當(dāng)uO波到達(dá)波到達(dá)A點(diǎn)后發(fā)點(diǎn)后發(fā) 射折、反射。圖射折、反射。圖6-5( b )為波形到達(dá)為波形到達(dá)A點(diǎn)前后點(diǎn)前后 高頻電流的路徑。由此可導(dǎo)出圖高頻電流的路徑。由此可導(dǎo)出圖6-5( c )的的 等值電路。等值電路。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n根據(jù)等值電路可計(jì)

30、算出外殼上根據(jù)等值電路可計(jì)算出外殼上A點(diǎn)點(diǎn) 的折射波電壓的折射波電壓u3 式中負(fù)號(hào)表示外殼上電壓式中負(fù)號(hào)表示外殼上電壓u3，總是，總是 與母線電壓與母線電壓u0符號(hào)相反，故符號(hào)相反，故A點(diǎn)的點(diǎn)的 折射系數(shù)為：折射系數(shù)為： 0 321 3 3 2 u ZZZ Z u 321 3 13 2 ZZZ Z S 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n為了保證運(yùn)行安全，母線外殼至少有一為了保證運(yùn)行安全，母線外殼至少有一 點(diǎn)接地。設(shè)點(diǎn)接地。設(shè)p點(diǎn)處有一接地引下線將外殼點(diǎn)處有一接地引下線將外殼 與接地網(wǎng)相連，此接地引下線可降低與接地網(wǎng)相連，此接地引下線可降低p點(diǎn)點(diǎn) 的暫態(tài)電位。其機(jī)理如下：的暫態(tài)電位。其機(jī)理如下： (

31、 1 ) 接地引下線波阻抗接地引下線波阻抗Zp與與Z3并聯(lián)，降低并聯(lián)，降低 外殼上的折射波電壓外殼上的折射波電壓u3，如圖，如圖6-6(a)所示。所示。 u3沿外殼流動(dòng)至接地點(diǎn)沿外殼流動(dòng)至接地點(diǎn)p，在，在p點(diǎn)產(chǎn)生折點(diǎn)產(chǎn)生折 射和反射。由圖射和反射。由圖6-6( b )的等值電路可得的等值電路可得: 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6-6 6-6 外殼接地引下線的影響外殼接地引下線的影響 ( a ) 接地引下線示意圖；接地引下線示意圖； ( b ) 計(jì)算接地引下線影響的等值電路計(jì)算接地引下線影響的等值電路 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n 由式由式( 6-4 )式式( 6-6 )可得可得 : 式中

32、式中, 而且而且K1 . 3 3 0 333 33 3 2 2 2 )( / )( / u ZZ Z u ZZZZZ ZZZZ u p p pp pp 013 3 uKSu p p ZZ Z u u K 2 2 33 3 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 2 ) 波在引下線上傳播，遇到接地網(wǎng)后產(chǎn)生負(fù)波在引下線上傳播，遇到接地網(wǎng)后產(chǎn)生負(fù) 反射。當(dāng)反射波到達(dá)反射。當(dāng)反射波到達(dá)p點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間: ( 為引下線長(zhǎng)度為引下線長(zhǎng)度 ,折射波的波頭時(shí)間為折射波的波頭時(shí)間為 )時(shí)，時(shí)， 可降低可降低p點(diǎn)的點(diǎn)的TGPR值。值。 當(dāng)當(dāng)GIS外殼出現(xiàn)外殼出現(xiàn)TGPR時(shí)，沿電纜外皮流時(shí)，沿電纜外皮流 過(guò)暫態(tài)電流，在芯

33、線上感應(yīng)出暫態(tài)電勢(shì)，以過(guò)暫態(tài)電流，在芯線上感應(yīng)出暫態(tài)電勢(shì)，以 致騷擾損壞二次設(shè)備。致騷擾損壞二次設(shè)備。 n圖圖6-7為分析感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理的阻抗分布圖。為分析感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理的阻抗分布圖。 n當(dāng)當(dāng)GIS的外殼電位升高為正時(shí)，的外殼電位升高為正時(shí)， 二次電纜芯二次電纜芯 線中的感應(yīng)電勢(shì)可按圖線中的感應(yīng)電勢(shì)可按圖6-8的等值電路計(jì)算。的等值電路計(jì)算。 p v l t 2 l 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6-7 6-7 二次電纜的阻抗分布圖二次電纜的阻抗分布圖 Zl 輸入阻抗輸入阻抗( (GIS端端) )；Z2 連接線阻抗；連接線阻抗； Z3 輸出阻抗輸出阻抗( (控制室端控制室端) )；Z4

34、4 接地引線阻抗 接地引線阻抗 Z01 電纜的波阻抗；電纜的波阻抗；Z02 電纜外皮的波阻抗電纜外皮的波阻抗 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6-86-8 計(jì)算芯線感應(yīng)電勢(shì)的等值電路計(jì)算芯線感應(yīng)電勢(shì)的等值電路 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n故芯線上的感應(yīng)電勢(shì)為故芯線上的感應(yīng)電勢(shì)為 nuc沿電纜芯線傳播并騷擾接至電纜沿電纜芯線傳播并騷擾接至電纜 終端的二次設(shè)備。終端的二次設(shè)備。 E ZZ Z ZZ Z u A A c 011 1 2 )( /1/1 1 10120 ZZZ Z A 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 三、三、TGPR的特性的特性 nTGPR(或或TEV)基本上是內(nèi)部基本上是內(nèi)部VFTO造

35、成造成 的。的。TEV的峰值取決于外殼離地面的高的峰值取決于外殼離地面的高 度、外殼與接地系統(tǒng)連接的方式及接地度、外殼與接地系統(tǒng)連接的方式及接地 系統(tǒng)本身。系統(tǒng)本身。 n 通常，通常，GIS外殼上的外殼上的TEV由三個(gè)主要頻由三個(gè)主要頻 率范圍的分量疊加在率范圍的分量疊加在“階躍電壓階躍電壓”上構(gòu)上構(gòu) 成。成。 n由于由于GIS接地聯(lián)接的阻抗很低，所以，接地聯(lián)接的阻抗很低，所以， 階躍電壓通常在最初的幾毫秒內(nèi)衰減。階躍電壓通常在最初的幾毫秒內(nèi)衰減。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n三部分分量是：三部分分量是： ( 1 ) 甚高頻范圍甚高頻范圍 f1 ( 最高達(dá)最高達(dá)100MHz )，由，由 GI

36、S外殼和其內(nèi)部波阻抗多次輕微變化外殼和其內(nèi)部波阻抗多次輕微變化 所致所致( 即支撐、彎管、接地聯(lián)接等即支撐、彎管、接地聯(lián)接等 )； ( 2 ) 高頻范圍高頻范圍 f2 ( 最高達(dá)最高達(dá)30MHz )，由于，由于 GIS外殼接地引線等波阻抗的顯著變化外殼接地引線等波阻抗的顯著變化 引起的反射所形成的；引起的反射所形成的； ( 3 ) 低頻范圍低頻范圍 f3 ( 0.11MHz )，由外部大，由外部大 設(shè)備的集中電容，例如電力線載波系統(tǒng)設(shè)備的集中電容，例如電力線載波系統(tǒng) 的耦合電容器引起的諧振而產(chǎn)生的。的耦合電容器引起的諧振而產(chǎn)生的。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n當(dāng)有強(qiáng)阻尼時(shí)當(dāng)有強(qiáng)阻尼時(shí)( 即有

37、許多低阻抗接地即有許多低阻抗接地 )， TEV的持續(xù)時(shí)間少于幾個(gè)微秒。在這種的持續(xù)時(shí)間少于幾個(gè)微秒。在這種 情況下低頻分量是少的。情況下低頻分量是少的。 n因此，因此，TEV波形主要取決于波形主要取決于GIS的接地的接地 而其峰值可能為而其峰值可能為0.010.5倍系統(tǒng)電壓。倍系統(tǒng)電壓。 n典型的典型的TEV如圖如圖6-9所示，所示， n表表6-3給出三個(gè)頻率范圍的分量的加權(quán)因給出三個(gè)頻率范圍的分量的加權(quán)因 數(shù)的范圍數(shù)的范圍 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 表表6-3 TEV的加權(quán)因數(shù)的加權(quán)因數(shù) i 123 Wi=A(fi)/P 0.10.2 0.70.8 0.050.1 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)

38、題 圖圖6- -9典型的典型的TEV波形波形 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 五、限制暫態(tài)地電位升高的措施五、限制暫態(tài)地電位升高的措施 ( 1 ) 降低母線筒高度，增大母線筒直徑，降低母線筒高度，增大母線筒直徑， 以減小外殼對(duì)地的波阻抗以減小外殼對(duì)地的波阻抗 和接地引和接地引 下線的長(zhǎng)度。下線的長(zhǎng)度。 ( 2 ) 接地線應(yīng)盡可能靠近進(jìn)出線端，以提接地線應(yīng)盡可能靠近進(jìn)出線端，以提 高接地線的效果。高接地線的效果。 ( 3 ) 沿母線長(zhǎng)度方向增加接地引下線的沿母線長(zhǎng)度方向增加接地引下線的 數(shù)量。數(shù)量。 0 321 3 3 2 u ZZZ Z u 3 Z 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 4 ) 采用扁而

39、寬的接地引下線，甚至采用采用扁而寬的接地引下線，甚至采用 與母線筒平行的金屬板作接地引下線，與母線筒平行的金屬板作接地引下線， 這樣可使引下線的電感降低。這樣可使引下線的電感降低。 ( 5 ) 各組外殼管道在進(jìn)出線端部互聯(lián)在一各組外殼管道在進(jìn)出線端部互聯(lián)在一 起，可降低阻抗，從而也可降低起，可降低阻抗，從而也可降低TEV值。值。 ( 6 ) 在母線外殼和地之間安裝金屬板或加在母線外殼和地之間安裝金屬板或加 裝與母線筒垂直并相連的接地金屬板，裝與母線筒垂直并相連的接地金屬板， 以屏蔽波的傳播增加反射次數(shù)，從而可以屏蔽波的傳播增加反射次數(shù)，從而可 達(dá)到降低達(dá)到降低TEV的作用。的作用。 ( 7 )

40、 GIS下面的接地網(wǎng)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，以降低下面的接地網(wǎng)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，以降低 接地電阻，確保運(yùn)行人員不受電擊。接地電阻，確保運(yùn)行人員不受電擊。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n降低二次電纜中的暫態(tài)感應(yīng)電勢(shì)的措施降低二次電纜中的暫態(tài)感應(yīng)電勢(shì)的措施: ( 1 ) 在電纜入口處安裝電容、在電纜入口處安裝電容、ZnO浪涌吸收器等；浪涌吸收器等； ( 2 ) 采用低波阻抗電纜采用低波阻抗電纜(差模騷擾小差模騷擾小)； ( 3 ) 增加母線外殼與電纜外皮連線的阻抗增加母線外殼與電纜外皮連線的阻抗(共模騷共模騷 擾小擾小) 。 n增強(qiáng)二次設(shè)備抗騷擾能力的措施增強(qiáng)二次設(shè)備抗騷擾能力的措施 ( 1 ) 對(duì)二次設(shè)備采用電磁

41、屏蔽措施及防過(guò)電壓措對(duì)二次設(shè)備采用電磁屏蔽措施及防過(guò)電壓措 施施( 如浪涌吸收器如浪涌吸收器 )。 ( 2 ) 二次設(shè)備引出線應(yīng)在遠(yuǎn)離各進(jìn)出線端的部位二次設(shè)備引出線應(yīng)在遠(yuǎn)離各進(jìn)出線端的部位 向外引出。亦即使二次線從向外引出。亦即使二次線從TGPR最小的部位最小的部位 向外引出。向外引出。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n以上措施，可根據(jù)實(shí)際情況，在設(shè)以上措施，可根據(jù)實(shí)際情況，在設(shè) 計(jì)計(jì)GIS變電站時(shí)選用。變電站時(shí)選用。 n另外，有條件的情況下，新另外，有條件的情況下，新GIS變變 電站投運(yùn)時(shí)，最好進(jìn)行投運(yùn)時(shí)的現(xiàn)電站投運(yùn)時(shí)，最好進(jìn)行投運(yùn)時(shí)的現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)測(cè)，以便發(fā)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，以便發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部缺陷，內(nèi)部缺

42、陷， 確保人身及設(shè)備的安全和變電站的確保人身及設(shè)備的安全和變電站的 正常運(yùn)行。正常運(yùn)行。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 第四節(jié)第四節(jié) GIS中開(kāi)關(guān)操作等暫態(tài)過(guò)中開(kāi)關(guān)操作等暫態(tài)過(guò) 程產(chǎn)生的瞬態(tài)輻射騷擾程產(chǎn)生的瞬態(tài)輻射騷擾 一、一、 產(chǎn)生機(jī)理及其危害產(chǎn)生機(jī)理及其危害 n 由由GIS開(kāi)關(guān)操作引起開(kāi)關(guān)操作引起VFTO ，VFTO行波沿行波沿 母線外皮和外殼內(nèi)表面?zhèn)鞑?。?dāng)遇到外殼不母線外皮和外殼內(nèi)表面?zhèn)鞑?。?dāng)遇到外殼不 連續(xù)處就會(huì)產(chǎn)生折反射，從而引起外殼電位連續(xù)處就會(huì)產(chǎn)生折反射，從而引起外殼電位 升升( TEV )。 n沿沿GIS母線導(dǎo)管傳播的母線導(dǎo)管傳播的VFTO和沿和沿GIS殼體與殼體與 接地系統(tǒng)的暫

43、態(tài)地電位升高接地系統(tǒng)的暫態(tài)地電位升高( TGPR )都會(huì)產(chǎn)都會(huì)產(chǎn) 生瞬態(tài)電磁場(chǎng)，形成輻射騷擾。生瞬態(tài)電磁場(chǎng)，形成輻射騷擾。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n前者的場(chǎng)強(qiáng)較高，頻率亦高，會(huì)穿越氣前者的場(chǎng)強(qiáng)較高，頻率亦高，會(huì)穿越氣 隔間的法蘭形成空間輻射騷擾；隔間的法蘭形成空間輻射騷擾； n后者的場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)低于前者，幅值騷擾也小后者的場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)低于前者，幅值騷擾也小 得多，但同樣會(huì)建立起場(chǎng)強(qiáng)為數(shù)至十幾得多，但同樣會(huì)建立起場(chǎng)強(qiáng)為數(shù)至十幾 kV/m，頻率為數(shù)至數(shù)十，頻率為數(shù)至數(shù)十MHz的瞬態(tài)電的瞬態(tài)電 場(chǎng)。場(chǎng)。 n瞬態(tài)電場(chǎng)會(huì)對(duì)瞬態(tài)電場(chǎng)會(huì)對(duì)GIS周?chē)臻g的弱電設(shè)備周?chē)臻g的弱電設(shè)備 產(chǎn)生騷擾，由產(chǎn)生騷擾，由TEV引

44、起的暫態(tài)電磁輻射，引起的暫態(tài)電磁輻射， 也可能會(huì)對(duì)處于變電站的人身構(gòu)成一定也可能會(huì)對(duì)處于變電站的人身構(gòu)成一定 的威脅。的威脅。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n瞬態(tài)電磁場(chǎng)的數(shù)值和頻率取決于瞬態(tài)電磁場(chǎng)的數(shù)值和頻率取決于GIS的的 結(jié)構(gòu)及布置，鑒于對(duì)弱電設(shè)備的騷擾，結(jié)構(gòu)及布置，鑒于對(duì)弱電設(shè)備的騷擾， 因而變電站采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備因而變電站采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備 時(shí)，必須考慮時(shí)，必須考慮EMC問(wèn)題。問(wèn)題。 n表表6-4給出了國(guó)外對(duì)給出了國(guó)外對(duì)GIS中隔離開(kāi)關(guān)操作中隔離開(kāi)關(guān)操作 產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁場(chǎng)的典型實(shí)測(cè)值，測(cè)量產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁場(chǎng)的典型實(shí)測(cè)值，測(cè)量 點(diǎn)位于點(diǎn)位于SF6/Air 附近的母線筒和地之間

45、，附近的母線筒和地之間， 該位置是場(chǎng)強(qiáng)最大處。該位置是場(chǎng)強(qiáng)最大處。 n圖圖6-12和圖和圖6-13分別給出了國(guó)外分別給出了國(guó)外230kV GIS中暫態(tài)電場(chǎng)和中暫態(tài)電場(chǎng)和230kV GIS中暫態(tài)磁場(chǎng)中暫態(tài)磁場(chǎng) 典型的實(shí)測(cè)波形。典型的實(shí)測(cè)波形。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 表表6-4 GIS中隔離開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁場(chǎng)中隔離開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁場(chǎng) ( SF6 / Air 附近的母線筒和地之間的典型實(shí)測(cè)值附近的母線筒和地之間的典型實(shí)測(cè)值) 系統(tǒng)電壓系統(tǒng)電壓( kV ) 230500 電電 場(chǎng)場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)( 峰峰-峰值峰值 ) 5 kV/m 7 kV/m 主導(dǎo)頻率主導(dǎo)頻率 115 MHz 20MH

46、z 持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間 1S 4S 波形類(lèi)型波形類(lèi)型 雙極性雙極性 雙極性雙極性 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)( 峰峰-峰值峰值 ) 80 A/m 110A/m 主導(dǎo)頻率主導(dǎo)頻率40 MHz 10 MHz 持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間 4 S 10 S 波形類(lèi)型波形類(lèi)型 雙極性雙極性 雙極性雙極性 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6- -12 典型的典型的230kV GIS中暫態(tài)電場(chǎng)實(shí)測(cè)波形中暫態(tài)電場(chǎng)實(shí)測(cè)波形 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 圖圖6-6-13 典型的典型的230kV GIS中暫態(tài)磁場(chǎng)實(shí)測(cè)波形中暫態(tài)磁場(chǎng)實(shí)測(cè)波形 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 二、二、GIS外殼對(duì)沿外殼對(duì)沿GIS母線傳播母線傳播VFTO 產(chǎn)生

47、的輻射電磁場(chǎng)的屏蔽作用產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)的屏蔽作用 ( 一一 ) 理想介質(zhì)中的正弦平面電磁波理想介質(zhì)中的正弦平面電磁波 n設(shè)空間任一點(diǎn)設(shè)空間任一點(diǎn)(原點(diǎn)原點(diǎn))處電場(chǎng)強(qiáng)度為：處電場(chǎng)強(qiáng)度為： )sin( 00 tEE m 000 /ZEH )sin()sin( 0 0 0 0 tEt Z E H m m 由于由于 則則 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n離原點(diǎn)離原點(diǎn)x處，與表達(dá)式為：處，與表達(dá)式為： )sin( )(sin 0 0 xtE v x tEE m m )sin( )sin( 0 0 0 xtE xt Z E H m m 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n可見(jiàn)，在理想介質(zhì)中，正弦平面電磁波可見(jiàn)，在

48、理想介質(zhì)中，正弦平面電磁波 在空間任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度都在空間任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度都 是距離與時(shí)間的正弦函數(shù)，而且它們?cè)谑蔷嚯x與時(shí)間的正弦函數(shù)，而且它們?cè)?相位上是相同的。相位上是相同的。 n上式中上式中 為媒質(zhì)的波阻抗，為媒質(zhì)的波阻抗， 為波的相位系數(shù)，為波的相位系數(shù)，取決于波的取決于波的 頻率及空間電介質(zhì)的電容率與磁導(dǎo)率。頻率及空間電介質(zhì)的電容率與磁導(dǎo)率。 / 0 Z v/ 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 二二 ) 導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面電磁波導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面電磁波 n若此空間僅沿若此空間僅沿x方向傳播平面電磁波，方向傳播平面電磁波， 則此時(shí)則此時(shí) n 不考慮反向行波時(shí)不考慮反向行波

49、時(shí)(媒體無(wú)限大時(shí)媒體無(wú)限大時(shí)) Zy yxzx HHEE HHEE , ,0,0 )sin( E x myy xteEE )(sin )(sin 0 H x my H x mzz xte Z E xteHH 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 n 從上式可以看出，在導(dǎo)電媒質(zhì)從上式可以看出，在導(dǎo)電媒質(zhì) 中的正弦平面電磁波，其中的正弦平面電磁波，其E矢量矢量 與與H矢量在空間仍是彼此正交的。矢量在空間仍是彼此正交的。 n與理想電介質(zhì)中不同，沿著波的與理想電介質(zhì)中不同，沿著波的 傳播方向傳播方向( x方向方向 )波的振幅逐漸波的振幅逐漸 衰減，而且空間任一點(diǎn)上彼此相衰減，而且空間任一點(diǎn)上彼此相 位不同。位不同。 第六章GIS中電磁兼容問(wèn)題 ( 三三 ) 波的傳播系數(shù)與透入深度波的傳播系數(shù)與透入深度 n波的傳播系數(shù)為波的傳播系數(shù)為 n 稱(chēng)為波幅的衰減系數(shù)；稱(chēng)為波幅的衰減系數(shù)；稱(chēng)為波的相位系稱(chēng)為波的相位系 數(shù)。它們都決定于波源的頻率及周?chē)劫|(zhì)的數(shù)。它們都決定于波源的頻率及周?chē)劫|(zhì)的 性質(zhì)。衰減系數(shù)愈大，波在導(dǎo)電媒質(zhì)中衰減性質(zhì)。衰減系數(shù)愈大，波在導(dǎo)電媒質(zhì)中衰減 愈快。