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第
52
卷第
4
期：
0054-0062
2016
年
4
月
16
日
HighVoltageApparatus
Vol.52
，
No.4
：
0054-0062
Apr.16
，
2016
DOI:10.13296/j.1001
-.2016.04.008
GIS
隔离开关操作对电子式电流互感器的干扰分析及防护
白世军
1
，
2
，
曾林翠
2
，
荣命哲
1
，
李毅
2
，
陈凯
2
，
张玉荣
2
710077
）（
1.
西安交通大学电气工程学院
，
西安
710049
；
2.
西安西电高压开关有限责任公司
，
西安
摘要
：
为了给
GIS
集成式电子式电流互感器的工程设计和安全运行提供理论依据
，
文中以隔离开关开合造成
的
VFTO
是引起电子式电流互感器受干扰的唯一干扰源和根源的结论
，
分析建立了四川某工程
126
kVGIS
内
部和外部暂态计算电路
。
选取变压器间隔
GIS
典型结构作为分析对象
，
利用
EMTP
合理地选择参数并建立了
VFTO
和
TEV
仿真计算模型
，
计算了
GIS
各主要节点的
VFTO
和
TEV
。
通过仿真计算及研究结果表明
，
GIS
集成
式电子式电流互感器的设计应用是个系统工程
，
除了要考虑电子式互感器自身的传感器部分和电子电路部
分的干扰防护设计
，
还要考虑
GIS
的结构布局
、
母线
、
壳体尺寸和接地等因素对
VFTO
的抑制
。
关键词
：
电子式电流互感器
；
快速暂态过电压
；
暂态地电位
；
EMTP
Interference
AnalysisandProtectionofElectronicCurrentTransformer
CausedbyDisconnectSwitchOperationinGIS
2
，
ZENG
Lincui
2
，
RONG
Mingzhe
1
，
LI
Yi
2
，
CHEN
Kai
2
，
ZHANG
Yurong
2
BAI
Shijun
1
，
（
1.
SchoolofElectricalEngineering
，
Xi
’
anJiaotongUniversity
，
Xi
’
an710049
，
China
；
’
anXDHighVoltageSwitchgearCo.
，
Ltd.
，
Xi
’
an710077
，
China
）
Abstract:
Inordertoprovidethetheoreticalreferenceforengineeringdesignandsafeoperationofintegrated
electroniccurrenttransformer
（
ECT
）
inGIS,thispaperconsidersthatveryfasttransientovervoltage
（
VFTO
）
causedbydisconnectswitchoperationistheonlyinterferencesourceandtherootcausesoftheelectroniccurrent
ideandoutsidetransientcircuitsofaGISsubstationin
icalstructureofthetransformerintervalGISisselectedastheanalysis
objectandthereasonablyparametersarechosentoestablishVFTOandTEVsimulationmodelbyusingEMTP.
culationandresearchresultsshowthatthe
designandapplicationstoconsider
theoveralldesignofGIS,suppressionofVFTOinGISstructurelayout,buses,thesizeoftheshellandwell-
stheinterferenceprotectiondesignofthesensorpartandtheelectroniccircuit
partofelectroniccurrenttransformeraresuggested.
Keywords:electroniccurrenttransformer
；
veryfasttransientovervoltage
；
transientearthvoltage
；
EMTP
0
引言
电子式互感器具有体积小
、
重量轻
、
无磁饱和
、
GIS
智能变电站
，
电子式互感器采集卡安装于
GIS
设备外壳上
，
采集卡及供电电源处于电磁严重污染
的环境中
，
在隔离开关
(disconnecting
switch
，
DS)
和断
路器
(circuit
breaker
，
CB)
的操作
时会在
GIS
内产
生
高达数亿赫兹的
VFTO
[2
-9]
，
并引起壳体地电位的升
高
(transient
earthvoltage
，
TEV)
[10]
。
近年由于操作隔
离开关暂态现象引起电子式互感器在多个智能变
电站中采样数据异常甚至损坏等严重问题导致保
护误动常有发生
，
电子式互感器的可靠性依然严重
无二次开路
、
可方便地与一次高压开关设备组合安
装
，
有效提高了设备集成度
，
减少用地
、
安装运输方
便等优点
[1
-5]
，
具有广泛应用的市场前景
。
随着技术
的不断成熟
，
近年来在
AIS
变电站逐步得以成功应
用
，
但对于集成一体化设计安装有电子式互感器的
收稿日期
：
2015-11-17
；
修回日期
：
2015-12-18
西安交通大学校庆专栏
白世军，曾林翠，荣命哲，等
.GIS
隔离开关操作对电子式电流互感器的干扰分析及防护
·
55
·
困扰着电子式互感器的大面积推广应用
。
330
kV
变电站
、
126
kV
青海城东变电站等多个智能
变电站在调试投运或长期运行过程由于中出现不同
程度的问题
，
甚至有些问题导致保护误动
，
而这些变
电站表现出来的问题在很长一段时间内难以解决
[11]
。
根据国网吉
林电力有限公司现场实施小组到
国内已经建成投运的智能化变电站进行实地调研
结果表明
：
截止
2012
年
10
月份
，
国内共建
61
座
GIS
用电子式互感器由于其安装位置更加接近
开关设备等操作元件
，
长时间
，
近距离运行在恶劣
的电磁环境中
，
其抗干扰能力必须受到特别的关
注
。
电磁干扰防护的研究已经成为电子式互感器核
心技术之一
。
文中从电子式互感器的原理
、
安装结
构出发
，
以工程案例为研究点进行了
VFTO
和
TEV
模型仿真
，
分析了其对电子式互感器干扰的机理
。
在研究的基础上提出了
GIS
集成式电子式电流互
感器的抗干扰措施
，
为电子式互感器的工程设计应
用推广应用提供借鉴
。
35~750
kV
变电站采用了电子式互感器
，
产品设计
国内
11
个生产厂家
，
其中有
21
座变电站反馈出了电
子式互感器问题
，
占总数量的
34.4
％
。
有
11
座变电
站涉及
5
个厂家采集卡受到了干扰
，
具体问题如下
：
1
电子式互感器应用中的电磁干扰问题及
影响
目前
，
智能化变电站中电子式电流互感器采用低
1)
在开合隔离开关时采集器由于受到快速暂态
过电压
VFTO
，
造成信号传输中断或硬件损坏
；
2)
采集器电源在分合线路隔离开关时受到干扰
，
导致合并单元通信出现异常
；
功率
LCPT
线圈和
Rogowski
线圈组合的技术方案
。
3)
隔离开关合闸操作时
，
电磁干扰特别严重
，
电
子式互感器的采集单元抗干扰设计不充分
，
导致数
据转换异常
，
出现个别跳点
；
LCPT
具有体积小
、
精度高
、
可带高阻抗等优点
，
适用
于提供稳态信号
，
用作测量信号的获取
，
但其仍包含
高导磁率铁心
，
因而存在饱和问题
，
过载信号无法得
到保障
。
采用
Rogowski
线圈解决了传统电磁互感器
饱和的问题
，
具有频率响应好
、
线性度高
、
暂态特性好
等特点
，
用作保护信号的获取
。
在采用电子式互感器
的变电站中已经投入运行的延安
(
洛川
)750
kV
变电
站
、
长春南
(
金城
)500
kV
变电站
、
陕西户县新盛
4)
电子式互感器安装于
GIS
本体
，
与隔离开关
等设备近
，
通信元件
EMC
防护处理能力不力
；
5)
电子式互感器采集器二次回路与一次回路共
地
，
导致高频干扰通过接地回路引入采集器
。
图
1
、
2
为电子式
互感器在隔离开关操作时受
干扰合并单元录波图
。
图
1
操作隔离开关时合并单元输出
(
单点跳变
)
Fig.
1Mergingunitoutputwhenoperatingthedisconnectingswitch(singlepointjump)
2
电子式互感器运行干扰问题原因分析
very
fasttransient
，
VFT)
，
其主要表现为
:
如图
4
所示
GIS
母
线上的快速暂态过电压
(very
fasttransient
overvoltage
，
VFTO)
和
过电流
(very
fasttransient
current
，
VFTC)
、
GIS
壳
体上的暂态地电位
(transient
earthvoltage
，
TEV)
升
高
、
外部过电压
(fast
transient
overvoltage
，
FTO)
和在
GIS
周围空间产生暂态电磁
场
(transient
electromagneticfield
，
TEM)
和
电磁干扰
(electromagnetic
interference
，
EMI)
，
这种瞬态
过程会
对
GIS
内的电子式互感器产生很大的影响
，
导致互
GIS
典型结构图见图
3
，
隔离开关操作对
GIS
电
子式电流互感器暂态影
响见图
4
。
在
采用
GIS(gas
insulatedswitchgear)
的变电站中
，
如图
3
所示电子式
电流互感器
ECT
通
常与隔离开关
DS
相
邻安装在
GIS
内
。
当
GIS
例行操作
(
例如隔离开关
DS
切合空
载变压器
)
或变电站故障时
，
隔离开关
、
接地开关和
断路器等一次设备动作就会产生快速暂态过程
(
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