[科普中国]-隔离开关模拟骚扰源

简介

利用断路器控制球隙电弧的开合来模拟隔离开关的方法，设计了隔离开关模拟骚扰源系统，该系统具有整体电磁骚扰时间可调、电磁脉冲幅值可调、被试品设备外壳地电位可调、空间辐射磁场可调、空间电场可调等特点;通过对电子式互感器的抗扰度性能测试试验，证明该系统能够满足试验要求，且稳定性好、可靠性高;所提出的隔离开关模拟骚扰源电子式互感器抗扰度试验项目完全可以替代目前所进行的“隔离开关分合容性小电流条件下电子式互感器抗扰度试验”项目，进一步推进了该项目的标准化，新项目的实施可以有效减少由于电子式互感器受到电磁干扰给电网所带来的损失。从而为电力系统的稳定运行保驾护航1。

隔离开关模拟骚扰源的研制由于隔离开关的分、合过程存在较大分散性，造成了电磁场强度和作用时间很难控制，且没有考虑地电位升所带来的干扰等问题，因此该试验项目存在一定局限性，很难标准化。正是基于优化原系统的基础上，设计了隔离开关模拟骚扰源系统，该系统的设计思路如下:

1)为了实现两个试验项目的等效性，隔离开关模拟骚扰源的电磁参数要和敞开式隔离开关的参数相接近。隔离开关分、合过程中的空间电磁场是由隔离开关电弧暂态电流产生，因此为了模拟特性相一致的暂态电流，仍必须使用空气作为绝缘介质，并且经过对不同电极的反复对比试验，最终选择放电球隙作为电弧的发生器。

2)为了解决原试验系统不同电压等级电子式互感器试验中隔离开关的匹配、更换问题，设置放电球隙间距为电动可调，因为放电球隙可决定放电一次电压的下限值。

3)为了实现试验项目的标准化，就要解决试验的可重复性问题，即每次试验的空间电磁场等级要基本一致。用敞开式隔离开关作为骚扰源，每次试验电磁场强度的分散性较大、重复性较差，为了解决该问题，提出了利用真空断路器分、合球隙电弧来模拟隔离开关的技术，实现快速起弧、熄弧，精确控制燃弧，用以解决放电间隙电弧过程的控制方法问题。

4)为了解决原系统中暂态电磁脉冲作用时间无法控制的问题，文中研制了断路器操作控制仪。该控制仪用以控制高压回路中真空断路器的合、分操作，及其之间的间隔时间，从而实现骚扰源主回路的通、断，及间隔时间的控制，其中包括间隙放电的导通、关断过程控制，从而实现对暂态电磁脉冲作用时间的控制。

5)经过大量试验证实通过调节球隙间距、电源侧和负载侧电容容量可有规律的改变暂态电磁脉冲的强度，因此为了解决原有系统中暂态电磁脉冲强度无法控制的问题，骚扰源系统中配备了球隙间距电动调节装置，可实现远程控制;并设置了不同容量的、可方便移动的电容组合，以此来解决暂态电磁脉冲强度控制的问题2。

系统组成该系统主要由产生电磁骚扰的高压一次设备和起到控制和检测作用的二次设备构成。隔离开关模拟骚扰源一次设备主要包括试验变压器、电容分压器、可调接地电感、电源侧模拟电容、真空断路器开关、放电球隙和负载侧模拟电容。试验变压器选用容量为500 kW，最高输出电压为500 kV的工频变压器;电源侧和负载侧电容分别用于模拟实际现场中隔离开关带电刀口侧和负载刀口侧电容总和，电容容量从1 00010 000 pF可调;可调接地电感总感抗值为10H，用于模拟隔离开关接地引线在高频电流作用下所产生的高频感抗。

隔离开关模拟骚扰源二次设备主要包括变压器操作控制台、断路器操作控制仪、断路器控制保护装置、球隙控制器、电压电流采集系统及其记录装置、被试电子式互感器及其合并单元和录波装置。

总结1)开发研制了隔离开关模拟骚扰源系统，该系统具有整体电磁骚扰时间可调、电磁脉冲幅值可调、被试品设备外壳地电位可调，以及空间辐射磁场、电场可调等优点，能够满足模拟目前变电站的暂态电磁环境工况的要求，为后期标准试验的制定打好坚实的基础。通过试验发现，骚扰源输出脉冲电流频率1.1 MHz左右;随着一次电压的变化，暂态脉冲电流的幅值变化不大;随着球隙间距的增大、电源侧和负载侧电容的增大暂态电流脉冲幅值明显增大，证明了模拟骚扰源系统的可行性、稳定性和可靠性。

2)通过隔离开关模拟骚扰源试验系统对电子式电流互感器进行电磁骚扰试验，证明了在模拟骚扰源的作用下，电子式互感器出现了较高频次的方波骚扰和脉冲骚扰，说明骚扰源能够真实模拟现场暂态电磁环境，可应用于电子式互感器的抗扰度性能研究。

3)提出了隔离开关模拟骚扰源电子式互感器抗扰度试验项目，该项目可真实模拟现场实际工况，是一种系统级的电磁兼容试验项目.通过该项目试验，可较全面测试电子式互感器的电磁防护性能，可替代原隔离开关作为骚扰源的电子式互感器抗扰度试验项目3。