[發明專利]一種GIS內部高頻暫態電流的測量方法

有效

• 申請號: 201610013108.3
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105606872B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 成林;盧江平;王森;黃國強;齊衛東;孔志戰;吳經鋒;周傳明;李娟絨;張鵬;劉洋
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網陜西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明公開一種GIS內部高頻暫態電流的測量方法，包括：1)制備B?dot線圈；2)將B?dot線圈安裝在GIS的一個法蘭蓋中央處；3)對安裝好的B?dot線圈進行標定；4)GIS內部的一次導體上流過暫態電流時，對B?dot線圈的輸出電壓進行積分，得到一次導體中的暫態電流。本發明可以對GIS設備內部的電磁暫態現象進行研究，進而通過標準試驗，對GIS設備的性能進行評價，另外也可應用于對變電站中暫態電磁環境的研究，提高上述技術應用的精度和準確度。

技術領域

本發明屬于高壓測量技術研究領域，涉及一種GIS內部高頻暫態電流的測量方法。

背景技術

氣體絕緣變電站(Gas Insulated Substation)因其受環境影響因素小、占用空間小、運行可靠性高、很少維修等優點在近二、三十年中得到了日益廣泛的應用。隨著運行電壓和GIS內氣壓的提高，因隔離開關、接地開關和斷路器的操作而引起的快速暫態過程將會更加明顯和嚴重，并可能對系統引起若干不良影響，尤其是隔離開關切合空載母線時，因其操作的概率和頻數比較大，操作周期比較長，造成過電壓現象和電磁兼容問題不可避免，越來越引起世人的關注。

GIS中由開關操作引起的電磁暫態現象主要表現為：GIS母線套管上的快速暫態過電壓(VFTO)、GIS殼體上的暫態地電位升高(TEV)，以及由于GIS內部產生高頻特快速暫態電流(VFTC)，而在GIS周圍空間產生暫態電磁場(TEM)和電磁干擾(EMI)，造成對二次設備的無干擾，如圖1所示。

其中，快速暫態過電壓VFTO和VFTC是GIS中最典型、危害最嚴重的一種電磁暫態現象。隔離開關在操作過程中，由于其切換速度慢，觸頭間隙會發生多次重燃，產生極陡的行波并在GIS管線內迅速發生折射、反射和疊加，產生高頻振蕩的快速暫態過電壓即VFTO和VFTC。典型的VFTO和VFTC的波形，如圖2和圖3所示。

根據電磁場原理，VFTC和VFTO具有一定的相關性，VFTO產生暫態過電壓的同時就會產生暫態過電流，根據實驗表明，VFTO具有以下特點：

1)波前很陡，上升時間短(3～20ns)，電壓上升率高，可達40MV/s；

2)頻率高，主要集中在0.5～150MHz范圍內，最高可達300MHz；

3)幅值不高，典型值為1.5～2.0p.u.，最高可達2.5p.u.。

VFTO主要作用于GIS內部導體與殼體之間，危及GIS內部設備，尤其是對盆式絕緣子的絕緣危害非常大。當GIS內的VFTO以行波方式沿母線傳播時，高頻電流的肌膚效應使電流沿母線的外表面及外殼的內表面流動，到達套管后，一部分沿著架空線傳播，對與之相連的電氣設備(如變壓器、架空線路)造成直接的絕緣損壞；另一部分則耦合到殼體與地之間，使GIS殼體上形成暫態地電位升高，即TGPR，幅值范圍一般在0.1～0.25p.u.之間。數十到上百千伏的TGPR具有持續時間短、頻率高和陡度大的特點，對二次設備構成過電壓威脅。

目前，國內外對VFTO特性的研究，可以看出，對VFTO和VFTC特性的研究主要存在如下問題：

(1)現有對快速暫態過電壓的研究較多，但對快速暫態過電流特性研究較少，由于在高電位情況下電流測量較困難，且外部對電流干擾較大，屏蔽問題較難解決。

(2)實際運行中的GIS隔離開關速度較低，速度單一，難以改變隔離開關的分合鬧速度，研究在多種不同隔離關速度情況下對產生VFTO和VFTC的影響較為困難。對于隔離開關分合閘速度對VFTO的影響，隔離開關運動速度越慢，分閘的時候重擊穿的次數則越多，那么空載母線上的殘余電荷就會越少，下一次合鬧過程中所產生的VFTO的幅值也就越低，并沒有給出實驗數據。重合鬧次數越多，殘余電荷會越少，沒有理論方面的解釋。

(3)對隔離開關高頻電弧特性的研究不夠準確，對一次擊穿中弧道電阻的確定缺乏依據，不能確定弧道電阻是回路的電阻值還是一次燃弧的弧阻值。