高电位区测控电路板在复杂电磁环境下的抗干扰分析

发布时间：2020-09-22 09:27

　　随着电力系统电压等级升高,高压大容量设备逐渐普及,智能化设备大量使用,电磁兼容问题日益突出。为了提高超/特高压交流系统的输送能力和稳定性,可控串补得到了广泛应用,由于其控制保护系统处在高电位、复杂电磁环境下,其可靠性面临挑战。另一方面,随着柔性直流输电的大力发展,换流阀厅内的电磁环境得到广泛关注。而子模块的控制电路、驱动电路均处在阀厅内的高电位区,其同样面临着电磁骚扰的影响。由于串补和换流阀的测控电路均处在高电位、复杂电磁环境下,而电路板的抗干扰能力是影响两者可靠性的关键因素,因此本文将以串补和换流阀为例,分析高电位区复杂电磁环境下测控电路板的抗干扰能力。本文首先考虑了串补平台的瞬态过程,建立了串补系统等效电路,计算了几种接地故障下串补平台的瞬态电压和电流；利用该模型复现了某次故障,仿真结果与录波波形基本一致,验证了该模型的正确性。利用有限元积分软件,建立三维模型,仿真分析串补平台固定频点下的电磁环境,计算了平台周围1.5m高度处围栏的电场,发现其符合国标规定值。测量了某500kV换流阀阀组的近场骚扰,得到了阀组电路板附近背景和5种不同工作状态下的电场,评估了电路板所处的电磁环境。建立了场路耦合模型,基于两层的电路板分析了在相同骚扰作用下,电路板的布局和微带线尺寸对端口感应电压的影响。利用有限元积分法,计算了电路板在远场骚扰下,端口的感应电压,并分析了不同入射角度对感应电压的影响;计算了电路板在近场骚扰作用下的端口感应电压,并计算了测量箱的屏蔽效能。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM721.1;TN03
【部分图文】：

串补,平台,骚扰源,开关触头

图２－３串补平台右侧面图逡逑运行过程中，由于平台上电位高、流过平台母线的电流大，从而态电场和磁场，另外高压母线发生电晕放电时会产生无线电干扰电路可能的稳态骚扰源。当串补进行上述投切操作时，开关触头

串补,平台,隔离开关,串补装置

逦电流互感器ＣＴ逡逑为了了解串补装置的实际运行情况，对某５００ｋＶ串补站进行了调研，串补平台逡逑的实际布置如图２－２和２－３，其中１是ＭＯＶ、２是电容器组、３是阻尼电抗器、４是逡逑阻尼电阻、５是旁路间隙、６是串补平台、７是支柱绝缘子、８是平台测量箱、９是逡逑光纤、１０是ＣＴ。串补平台的投切可以分为两部分：一部分是从备用转为运行，即逡逑投入；另一部分为运行转检修，即切除。首先分析串补投入运行的操作，当串补平逡逑台未投入运行时，串联隔离开关２和３均处于断开位置，线路隔离开关１、旁路断逡逑路器１４处于闭合位置；投运平台时，先合低压侧隔离开关，再合高压侧隔离开关，逡逑断开线路隔离开关１，最后断开旁路断路器。当串补装置处于运行状态时，串联隔逡逑离开关２和３闭合、并联隔离开关１和旁路断路器１４断开，当串补退出运行时，逡逑先合上线路隔离开关１，再分别断开隔离开关２和３，最后合上旁路断路器１４。逡逑上述为串补装置正常工作时的接入和切除过程

子模块,电容器组,输出波形,运行方式

ＭＭＣ子模块通常采用半Ｈ桥的结构，其控制原则是通过控制各桥臂中ＩＧＢＴ逡逑的导通和关断，来控制子模块的电压输出，采用阶梯波的方式逼近正弦波，ＭＭＣ阀逡逑的单相输出波形如图２－４。逡逑个Ａ逦ｐｆｔ梯波逡逑［－７＾邋ｉ逦期望的输出电ＦＲ波形逡逑＾邋ｉ邋ｈｉｔ逦＾逡逑ＬＸ－逦ｒＭ逡逑图２－４邋ＭＭＣ阀单相输出波形逡逑ＭＭＣ子模块由两个ＩＧＢＴ和电容器组成，子模块的运行方式有三种：第一种逡逑闭锁状态，两个ＩＧＢＴ关断，电容器充电或保持；第二种投入状态，ＩＧＢＴ１导通，逡逑ＩＧＢＴ２关断，电容器投入，子模块输出高电平；第三种切除状态，ＩＧＢＴ１关断、ＩＧＢＴ２逡逑导通，电容器退出，子模块输出低电平。ＩＧＢＴ的导通关断频率较高，在导通关断的逡逑过程中，电压电流快速变化，从而会产生能量较大的电磁骚扰。逡逑２．２电磁骚扰分析逡逑２．２．１骚扰源逡逑串补装置的骚扰源可以分为两部分考虑，一部分为稳态骚扰，另一部分为瞬态逡逑骚扰。串补装置的稳态骚扰主要考虑变电站内高压设备（母线、变压器等）正常运逡逑行时产生的工频电场、工频磁场以及因电晕放电产生的无线电干扰。瞬态骚扰主要逡逑１０逡逑

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