大電流互感器抗電磁干擾能力測試方法研究

《大電流互感器抗電磁干擾能力測試方法研究》是依託清華大學，由趙偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大電流互感器抗電磁干擾能力測試方法研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：趙偉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

隨著大型發電機組越來越多投入運行，電力系統中各相母線間的電磁干擾更嚴重地影響大電流互感器（大TA）的誤差和溫升性能。由於一次電流很大，國內外至今未有簡單、準確、有效的測試和檢定大TA抗相間電磁干擾能力的方法，致使大TA未經相應測試就投入使用，燒毀事故時有發生，給電力系統安全、穩定運行帶來很大隱患。本項目致力於研究、探索能測試大TA抗相間電磁干擾能力的有效、易行方法。本項目研究擬採用電磁場解析及數值仿真、磁路分析以及物理試驗相結合的方法。計算在大TA鐵心內鄰相通電母線產生的雜散磁場、非均繞等安匝法產生的泄漏磁場、通電的一次母線偏心產生的泄漏磁場，找出這三種磁場間足夠準確的等效關係；最後採用物理試驗，對探索出的等效關係進行驗證，評估非均繞等安匝法的實施效果。本項目研究成功後，可得到簡單、有效測試大TA抗電磁干擾能力的方法，有助於解決大TA抗電磁干擾能力測試這一世界性難題。

結題摘要

大電流互感器，被簡寫為 HCT，是用於測量大容量發電機組出線端母線電流的必要設備。HCT需加裝四段平衡繞組，以禁止鄰相母線大電流產生的強幹擾磁場。在 HCT 出廠試驗中，需要進行抗外磁場干擾性能測試。實施這項測試的難點在於，在發電機出線端，HCT 的干擾源是另外五相數萬安培的大電流。如此大的多相激勵電源，一般 HCT 製造廠或專門檢定實驗室均不具備。為尋求等效的測試方法，前人已提出了“非均繞等安匝法”，即在HCT圓環鐵心上纏繞一段非均繞線圈，利用其產生的所謂泄漏磁場去等效干擾磁場，以達到測試HCT抗磁場干擾能力的目的。前人建立的解析模型過於簡單，也未做過數萬安培的試驗驗證。本項目致力於找到一種能準確、可靠且便捷的對HCT實際運行條件下的抗外磁場干擾能力進行等效測試的方法，給出相應的理論模型和有試驗依據的學術結論，為解決HCT抗干擾能力之前無法有效測試這一世界性難題提供科學依據和可靠技術支撐。本項目首先完善了用以表征干擾磁場的解析模型。具體地，在二維簡化模型下，首次提出線圈泄漏磁場的解析計算式；提出利用鐵心匯集係數修正干擾磁場解析計算式計算結果的方法和相應的經驗計算公式。還提出了用以計算HCT四段平衡繞組的電流、HCT鐵心中剩餘磁場分布的解析計算式，以及平衡繞組安裝角度的最優設定策略。依據線圈泄漏磁場解析計算式，提出了用於設計非均繞線圈參數的“L2範數最小法”和“部分級數求和法”，並通過數值仿真計算了基於這兩種方法得到的線圈泄漏磁場與單個外電流產生的干擾磁場相等效的誤差。利用正負序分解法和相量法，分析了五相外電流產生的干擾磁場的特性，並以等效B相受到其他五相電流產生的磁場干擾為目標，提出了一種新型的雙非均繞線圈結構及其設計方法，並以數值仿真驗證了該設計的優越性。設計並實施了4項物理試驗，驗證了HCT鐵心中干擾磁場、剩餘磁場以及HCT四段平衡繞組電流的解析模型的正確性，有效地檢驗了非均繞等安匝測試方法用於等效外電流產生的干擾磁場的適用性。