变电站快速暂态过电压下空间瞬态电磁场的研究和分析

发布时间：2017-07-17 15:12

  本文关键词：变电站快速暂态过电压下空间瞬态电磁场的研究和分析

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【摘要】：随着我国电力系统的迅速发展,电网不断扩大,500kV的输变电系统在我国电力系统占据主要位置。如今变电站大部分均采用的是分层分布式的保护和控制系统,一些二次设备下放安置在变电站的高压开关场内,因这些由超大规模集成电路组成的电力电子设备工作时信号电平较低且绝缘薄弱,当气体绝缘变电站中由于隔离开关操作产生的瞬态辐射电磁场很可能会干扰敏感设备的正常工作,使二次设备在电磁信号的干扰下可能会出现误动或损坏设备的现象,进而使电力系统的安全运行受到影响。因此气体绝缘变电站开关操作产生的空间瞬态电磁问题成为确保电力系统安全稳定运行的一个重要因素。针对所提出的问题,本文以500kV超高压气体绝缘变电站为研究对象,首先,对气体绝缘变电站的一次系统中各高压元器件设备的建模方法进行研究和总结,并在电磁暂态程序平台上搭建了超高压气体绝缘变电站的一次系统波过程内部暂态电路模型,对隔离开关操作产生的快速暂态过电压进行计算,得到暂态过电压频谱特性。然后,对暂态电压波在壳体上的传导过程进行分析,基于多导体传输线理论对开关操作产生的暂态壳体过电压进行分析建模。结果表明,开关操作的暂态过电压传导至壳体的干扰电压幅值最高为0.848p.u.出现在出线套管处的金属壳体上,频率范围广泛,主要分布在3-35MHz之间,其高频特性很容易对空间形成电磁干扰。最后,运用矩量法对变电站空间瞬态电磁场进行建模。将GIS壳体的暂态波进行快速傅里叶变换,由时域转换到频域,并对频率进行采样,将采样频率对应的暂态壳体电压作为计算模型的激励源导入到天线模型中,得到变电站近区场的电场分布和磁场分布情况。结果表明,空间位置是影响空间瞬态电磁场的关键因素。在近区场内,场强随距离激励源位置增大而迅速衰减,场强的变化梯度很陡,形成复杂的非均匀场。同时,在近区场内电场强度要远大于磁场强度对空间辐射场的影响。对不同频段的电场分布进行计算可知,频率对电场强度也有一定的影响,场强随频率的增加呈下降趋势,在VFTO的主要频段较为严重。
【关键词】：空间瞬态电磁场 电磁兼容 隔离开关 气体绝缘变电站
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的来源及研究的背景意义9-11
• 1.1.1 电磁兼容问题的提出9
• 1.1.2 变电站内的电磁干扰问题9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.2.3 变电站瞬态电磁环境的研究方法12-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-14
• 第2章 多导体传输线方程及其解法14-23
• 2.1 传输线14-16
• 2.2 多导体传输线模型及其方程16-18
• 2.2.1 多导体传输线模型16-17
• 2.2.2 多导体传输线方程17-18
• 2.3 多导体传输线的频域解法18-19
• 2.3.1 模变换18
• 2.3.2 多导体传输线方程的解18-19
• 2.4 贝杰龙法19-20
• 2.4.1 多导体无损传输线的变换19
• 2.4.2 双线无损传输线的等效模型19-20
• 2.5 时域有限差分法20-23
• 第3章 GIS中传导过程的分析与计算23-38
• 3.1 变电站结构23-24
• 3.2 一次系统计算模型的建立24-29
• 3.2.1 主要元件的等效原理24-27
• 3.2.2 各元件等效模型一览表27-29
• 3.3 波过程的仿真计算29-31
• 3.3.1 内部暂态电路的建立29
• 3.3.2 仿真结果29-31
• 3.4 传导过程的建模与计算31-37
• 3.4.1 计算电路的建立31-34
• 3.4.2 仿真结果34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 空间瞬态电磁场的建模与计算38-54
• 4.1 计算流程及计算方法38-39
• 4.1.1 计算流程38-39
• 4.1.2 计算方法39
• 4.2 空间瞬态电磁场计算模型的建立39-44
• 4.2.1 细线模型39-42
• 4.2.2 激励源42-44
• 4.3 计算结果与分析44-52
• 4.3.1 电场分布及磁场分布计算结果44-49
• 4.3.2 空间位置对电场分布及磁场分布的影响49-51
• 4.3.3 不同频段下的电场分布51-52
• 4.4 计算结果的实验验证52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 结论54-55
• 参考文献55-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

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本文编号：554171