《变电站就地安装智能组件对地电位升高的实验室试验规范》

T/CSEE####—2021T/CSEEPAGE2PAGE6团体标准发布20XX—XX—XX实施20XX—XX—XX发布变电站就地安装智能组件对地电位升高的实验室试验规范LaboratoryExperimentGuidelinefortheEffectofGroundPotentialRiseonIntelligentElectronicDeviceinSubstationSwitch团体标准发布20XX—XX—XX实施20XX—XX—XX发布变电站就地安装智能组件对地电位升高的实验室试验规范LaboratoryExperimentGuidelinefortheEffectofGroundPotentialRiseonIntelligentElectronicDeviceinSubstationSwitch（征求意见稿）T/CSEEXXXX—XXXXICS29.020CCSK85中国电机工程学会中国电机工程学会T/CSEEXXXX—XXXXPAGE11变电站就地安装智能组件对地电位升高的实验室试验规范范围本标准规定了布置于变电站高压开关附近的智能组件应对地电位升的实验室试验规范，主要包括智能组件端口骚扰电压测试方法、地电位升影响智能组件和传感器的模拟试验方法以及智能组件抗扰度试验要求。本标准适用于变电站智能组件（包括测量、控制、状态监测、计量、保护等装置）的应对开关操作导致的地电位升的实验室试验规范。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本要求的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本要求，然而，鼓励根据本要求达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。Q/GDW383智能变电站技术导则GB/T4365电磁兼容术语GB50065交流电气装置的接地设计规范GJB1210接地、搭接和屏蔽设计的实施DLZ713500kV变电所保护和控制设备抗扰度要求GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T17626.9电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验GB/T17626.10电磁兼容试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T17626.18电磁兼容试验和测量技术阻尼振荡波抗扰度试验Q/GDWXXX变电站高压开关智能组件对地电位升高的防护技术规范术语和定义电磁兼容和有关电磁现象的定义，在GB/T4365和其它有关的国家标准中给出。以下的定义适用于本标准。智能组件intelligentcomponent由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能；在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。端口port智能组件与外部电磁环境的特定界面接口。外壳端口enclosureport智能组件的物理边界，电磁场通过这个边界可以向外辐射或进入。电缆端口cableport导线或电缆与智能组件相连接的端口，包括电源端口、信号端口和功能接地端口。信号端口signalport用于本地连接、现场链接，以及连接至高压设备和/或通信设备的端口。电源端口powerport为智能组件供电或由智能组件向外供电的端口（见图2），包括电源输入和电源输出。——组装在一个柜内的设备的电源输入；该柜的电源端口被认为是其中任何一个组件的电源端口；——组装在一个柜内的外部单元的电源输入；设备的外部单元可以由该设备或由一个外部电源进行供电/控制；——由设备向外供电，例如电力变流器。接地earth在系统、装置或设备的给定点与局部地之间做电连接。地电位升earthpotentialrise电流经接地装置的接地极流入大地时，接地装置与参考地之间的电位差。外壳电位升enclosurepotentialrise电流经设备外壳的接地导体流入大地时，设备外壳与参考地之间的电位差。抗扰度immunity装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。概述引起地电位升的因素1）开关操作。气体绝缘金属封闭开关（GIS）装置中隔离开关切、合空载母线时，触头间电弧在SF6气体中多次熄灭与重燃，并产生波头很陡的行波(通常为1～20ns)，这些行波在GIS内发生多次折反射后，形成特快速暂态过电压（VFTO）。VFTO在套管、盆式绝缘子等外壳不连续处泄漏到GIS外壳外部。虽然电极和接地电阻的阻抗值在工频时可以忽略，但随着频率的增加而迅速增大。因此，MHz等级的VFTO会在金属壳与地之间感应数十千伏高的暂态外壳电位升和地电位升。2）雷击。当雷电经避雷器注入接地网，使变电站接地网中的冲击电流增大时，将产生暂态的电位波动，同时地网的视在接地阻抗也将暂时升高，与正常交流阻抗相比，常常增大10倍以上。3）短路故障。当变电站发生短路故障时，在变电站的接地网中会流过故障电流，此电流经接地导体的阻抗时便会产生压降，使变电站内各点的地电位有较大差别。变电站地电位升的特性开关操作导致的地电位升的峰值可达数十kV，上升沿从几ns到20多ns，主频约1MHz—30MHz。雷击导致的地电位升的峰值可达数十kV，上升沿在us量级，主频通常在1MHz以内。短路故障下，地电位升的频率更低，以工频为主，且接地网导体上两点之间的地电位之差也较小，接地网上方的地电位分布较均匀，但接地网边缘处地电位急剧下降。随频率的升高，接地网导体的阻抗增加。因此，雷击特别是开关操作工况下接地网上的电位分布将变得较不均匀。地电位升的具体数值与诸多因素有关，如骚扰源或入地电流的强度、接地网的性能、电缆的布置和走线、敏感设备到骚扰源的距离等。地电位升对智能组件端口的耦合机理智能组件通过电缆与传感器等连接，由于传感器侧和汇控柜侧的地电位升程度不同。因此，在电缆的两侧存在地电位升，该地电位升会在电缆的屏蔽层中产生感应电流，进而感应电流通过屏蔽层的转移阻抗对电缆的芯线形成电磁骚扰，并在电缆两端的端口产生骚扰电压和骚扰电流。智能组件端口骚扰电压的测试方法测量系统应能测试峰值10kV、上升沿5ns、最高频率达100MHz的瞬态电压信号。做好屏蔽措施，将测量系统置于专业电磁屏蔽箱中，屏蔽箱从9kHz-100MHz的电磁屏蔽效能应达到40dB以上。测量系统内的用电装置应采用独立电池供电。测量系统和远端控制电脑的通信应采用光纤。当用于汇控柜内智能组件端口骚扰电压的测量时，在测试过程中应关闭汇控柜柜门。测量引线应尽可能短。地电位升影响智能组件的实验室试验方法如图1所示，在实验室布置两个屏蔽箱，分别用来模拟传感器外壳和模拟汇控柜。在两个屏蔽箱内部分别放置端接阻抗来模拟传感器和模拟智能组件。分别在模拟传感器外壳和模拟汇控柜下方放置测量模拟传感器负载和测量模拟智能组件负载上的骚扰电压的装置。模拟传感器侧的测量装置放置在高0.5m的绝缘支撑上浮地。模拟汇控柜侧的测量装置放置在高0.5m的绝缘支撑上，且测量装置外壳单点接地。在模拟传感器外壳和模拟汇控柜之间通过电缆连接。电缆外穿带有金属屏蔽层的波纹管，且波纹管的屏蔽层与模拟传感器外壳，模拟汇控柜外壳保持360度电气连接。电缆屏蔽层在汇控柜端单端接地。电缆芯线回路浮地。在模拟传感器外壳与地之间分别施加短路故障GPR（依GB/T17626.4电快速瞬变脉冲群发生器输出参数）、雷电GPR（依GB/T17626.5浪涌发生器输出参数）和特快速GPR(依GB/T17626.12阻尼振荡波发生器输出参数)。在模拟传感器端和模拟智能组件端均开路的条件下，定义地电位升对传感器(智能组件)的端口开路电压转移系数如下：地电位升对模拟传感器端口开路电压的转移系数=模拟传感器端口开路时的骚扰电压峰值/地电位升激励源电压峰值；地电位升对模拟智能组件端口开路电压的转移系数=模拟智能组件端口开路时的骚扰电压峰值/地电位升激励源电压峰值。图1防护措施有效性的验证试验具体试验时，可以通过调整电缆的长度和类型等统计不同配置下地电位升对传感器和智能组件端口的电压转移系数。建议电缆长度分别取5m、10m、15m时，转移系数分别不超过0.2、0.15、0.1。获得转移系数后，可以结合变电站现场的实际地电位升水平，估计端口骚扰电压的水平。智能组件针对地电位升影响的抗扰度试验试验要求静电放电抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.2的规定并在下述条件下进行试验：试验电压：接触放电±8kV，空气放电±15kV；每试验点放电次数不少于10次，时间间隔不小于1s；达到性能判据：B射频电磁场辐射抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.3的规定并在下述条件下进行试验：频率范围：80MHz~1000MHz；试验场强：10V/m（未调制时）；达到性能判据：A电快速瞬变脉冲群抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.4的规定并在下述条件下进行试验：试验电压：±4kV；脉冲重复率：100kHz；达到性能判据：B阻尼振荡波抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.18的规定并在下述条件下进行试验：慢速阻尼震荡波：试验电压：共模2.5kV，差模1kV；振荡频率：100kHz，1MHz；快速阻尼震荡波：试验电压：共模4kV；振荡频率：3MHz，10MHz，30MHz；达到性能判据：B浪涌（冲击）抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.5的规定并在下述条件下进行试验：干扰波形：1.2/50μs组合波；试验电压：共模±4kV，差模±2kV；脉冲次数：正负极性各5次；脉冲间隔时间：不少于1次/分钟；达到性能判据：B射频场感应的传导骚扰抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.6的规定并在下述条件下进行试验：频率范围：150kHz~80MHz；试验电压：10V（未调制时）；达到性能判据：A工频磁场抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.8的规定并在下述条件下进行试验：稳定持续磁场强度：100A/m（持续时间：1min）；达到性能判据：A短时磁场强度：1000A/m（持续时间：3s）；达到性能判据：B脉冲磁场抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.9的规定并在下述条件下进行试验：磁场强度：1000A/m；脉冲次数：正负极性各5次；达到性能判据：B阻尼振荡磁场抗扰度试验期间受试设备在正常工作状态下运行，按照GB/T17626.10的规定并在下述条件下进行试验：磁场强度：100A/m（持续时间：1min）；振荡频率：100kHz，1MHz；达到性能判据：B试验条件应该在符合受试设备（EUT）的正常工作且又在电磁骚扰最敏感的运行方式下进行试验。对于受试品位置的布置，既要考虑如何获得最大的敏感度，也要符合受试设备的典型应用和安装的实际情况。如果不能对设备的每一种功能都进行试验，那么，应该选择最关键的运行方式。如果设备是某系统的一部分，或者可能与辅助设备相连，则应该接入那些对于试验端口是必需的，而且有代表性的最少配置的辅助设备进行试验。如果设备有大量相似的端口，则应选择足够数量的端口来模拟实际的运行状态，以确保试验包括所有不同类型的端部连接。在设备说明书给出的技术规范中要求有保护装置或保护措施的，则应该连同这些保护装置和措施一起进行试验。当产品标准要求本地连接的端口使用屏蔽电缆时，应该根据制造厂的技术规范对连接到设备的屏蔽电缆一起进行试验。该规定也适用于本地连接的低电平信号端口或通过数据总线的连接。这些位置需要使用屏蔽电缆。除在GB/T17626中另有说明外，应该在设备规定的温度、湿度和大气压力的运行范围内，在额定供电电压下进行试验。在特殊情况下，如由于设备或系统物理尺寸的缘故而不能在试验室进行抗扰度试验时，则可进行现场的电磁兼容检测。这些检测应通过适当的程序进行，以便不影响设备的可靠性。性能判据智能组件的抗干扰性能是根据以下判据确定的。试验结果按受试设备的运行条件和功能规范分为如下四级抗扰度性能：A级：在本技术规范给出的试验值内功能正常；B级：功能暂时降低或丧失，但能自行恢复；C级：功能暂时降低或丧失，但需操作者干预或系统复位；D级：在本技术规范给出的试验值内，因设备（元件）或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复至正常状态的功能降低或丧失。如果一个系统执行若干项功能，那么，应该采用与各项功能相关的性能判据。在某些功能并行的情况下（例如监控或监视），则应根据表6给出的降序排列的性能判据的顺序选择与最关键的功能相关的性能判据。如果设备在整个试验期间显示出抗扰性能，并且在试验结束后，受试设备满足表6中的功能要求，则表明试验合格。表1各种功能的性能判据（按性能的重要性降序排列）功能（*）功能要求与电磁现象的类型的关系保护和安全自动装置（**）在本标准的限值范围内，性能正常A保护相关的数据传输和通信在线处理和控制计量指令和控制-短的延迟（1）B监视（2）B人-机接口停止和复位（3）C报警-短的延迟（4），短时间内指示错误B（***）不丢失，位错率可能降低（5）短时丢失（5）B数据采集和存储暂时降低（2）（6）B测量暂时降低，自行