0引言 变压器雷电冲击试验是其出厂型式试验的项目之一，用以考核变压器绝缘及智能组件等设备对冲击电压的承受能力。雷电冲击时，流入接地系统的暂态电流使地电位升高，传导至二次电缆
0引言
变压器雷电冲击试验是其出厂型式试验的项目之一，用以考核变压器绝缘及智能组件等设备对冲击电压的承受能力。雷电冲击时，流入接地系统的暂态电流使地电位升高，传导至二次电缆屏蔽层上，进而对二次设备造成电磁骚扰。传统变电站的
二次设备位于保护小室内，且与一次设备存在一定距离。随着智能变电站不断推广，智能组件位于变压器附近的智能组件柜内，与一次设备的距离缩进使其易受暂态地电位升引起的电磁骚扰，因而在变压器出厂型式试验时，智能组件被要求与变压器本体一起进行测试。来自生产部门的数据显示，雷电冲击试验时，包括雷电全波和雷电截波冲击，智能组件电源端口时常发生故障，因而迫切需要掌握地电位升对智能组件的电磁骚扰原理，以提出有效防护措施。
目前，国内外对于变电站电磁兼容开展了大量
研究. 且己有相应的国际导则和标准，但对于智能变电站的电磁兼容尚处于起步阶段，文献[15]研究了GIS智能变电站VFTO对二次电缆的影响，通过建立相关设备模型，计算了VFTO传播经过GIS外壳后引起的外壳地电位升，并研究了其对二次电缆造成的影响。文献[16-17]分别对500kV和1100 kV GIS变电站智能组件端口所受VFTO引起的电磁骚扰特性进行研究。文献[18]研制 了智能变电站地电位升测试系统，并基于此系统获得了浪涌冲击下接地网地电位升电压波形。文献[19-21]研究
了雷电冲击下电流引起的空间磁场骚扰对智能组件的影响，并分析了雷电截波冲击下智能组件端口损坏原因，但无法解释其在雷电全波冲击下的受损机理。总之，智能组件的抗电磁骚扰研究尚不完善。
文中针对试验大厅现场设备接线情况，通过测量回路电流研究了地电位抬升原因。针对试验大厅和实际变电站复杂测量环境,研制了一套可有效避免空间辐射干扰和线路传导干扰的智能组件端口电压测量系统,在权威机构对其屏蔽性能进行了检测，
并在试验大厅进行了验证，基于此系统对雷电冲击试验下的智能组件电源端口骚扰电压进行了测量,研究了其时域频域特性。
1智能组件骚扰电压测量系统研制
雷电冲击试验下的智能组件交、直流电源端口电压及引线电流是研究电磁骚扰威胁的重要监测量。而试验大厅测量环境复杂: (1)Marx 发生器产生的冲击电压及汇流引线中流过的冲击电流会造成
几百kHz至1 MHz的电磁骚扰; (2)试验过程中地电位升高会通过供电电源地线传导至示波器造成传导骚扰。针对复杂测量环境，本文研制了可准确测量智能组件端口电压的测量系统。
1.1 测量系统
测量系统示意图如图1所示，主要测量设备包括Tek P6015A高压探头、THDP0100差分探头、Pearson10l大电流传感器、泰克DPO3043示波器、屏蔽箱、12V锂电池、逆变器、光电转换器等。探头位于智能组件柜内，就地测量电源及骚扰端口电压;探头测量引线经波纹管连接至屏蔽箱内示波器，避免空间电磁骚扰;锂电池和逆变器位于屏蔽箱内，为示波器提供独立220V交流电源，以避免传导骚扰。示波器用于显示并记录数据。为避免空间电磁骚扰，采用光纤及光电转换系统实现室内终端对示波器的远程控制。电流骚扰在高电位处就地采集并转化为光信号，经光纤传至控制终端，为了防止测量系统受到电磁干扰，电流采集端采用全金属屏蔽结构，并在电缆上套有磁环，降低电缆屏蔽层的感应电流，从而有效提高信噪比。测量系统主要设备具体参数如表1所示。
屏蔽箱如图2所示，高90 cm，长60 cm，宽60 cm,箱体分为上下两层，上下两层间的隔板留有引线空洞。屏蔽箱底部设有直径为6cm的测量引线螺纹管，另一端与智能组件柜紧密连接。为了提高箱体屏蔽效能，箱体与箱门的连接处为弹簧片式垭口，箱门采用压把所关闭，可实现箱门与箱体的紧密电气连接。
1.2测量系统性能
1.2.1 抑制传导干扰
雷电冲击试验时地电位抬升的高电压会通过供电电源地线传导至示波器而造成电磁骚扰，本测量系统采用大容量锂电池结合逆变器为示波器独立供电，可有效避免传导骚扰对测量结果的影响。
1.2.2抑制辐射干扰
冲击电压、冲击电流及球隙放电会产生电磁骚扰，影响测量结果。本文针对空间电磁骚扰制作了如图2所示的特定电磁屏蔽箱，并在电磁信息安全应用技术工程实验室进行了检测，结果显示其在各个频点均有>60dB的良好屏蔽效能。
为了进一步验证测量系统在试验大厅屏蔽效果，在变压器高压绕组进行雷电全波和截波冲击试验时，将测量探头正负端子短接，分别在试验大厅空间和屏蔽箱内测量其端口骚扰电压。电压波形分别如图2及图3所示，骚扰电压峰值统计结果如表2所示。
由表2可知，雷电全波和截波冲击下，试验大厅中所测端口骚扰电压分别为600V和1 016V,而屏蔽箱内骚扰电压仅为10V以内,进一步验证了测量系统对空间电磁骚扰的良好屏蔽效果。
2测量内容及结果分析
2.1试验布置
对不同220kV和500kV变压器智能组件电源端口骚扰电压进行了测量，选择所测幅值最高的试验进行说明。受试变压器长7m,宽6m,为500 kV双绕组单相变压器，低压绕组为双层六螺旋结构，共59匝，高压绕组为对称结构，对于上半部分，前20饼为插入内屏蔽四段屏结构，后52饼为连续式结构。地网边长35 m,宽30 m,地网网格呈边长5m的正方形，埋地深度为0.3 m，接地导体采用50mmx5 mm镀锌扁钢，垂直接地极位于网格交点处，长10 m。接地引线通过63 mmx3.55mm的黄铜带与地面结构层钢筋网做良好的焊接连接，工频接地电阻<1 2。试验接线如图4所示，冲击电压发生器高压端与变压器待测绕组入波端连接，待测绕组末端与短接后的非测试绕组连接，并与变压器外壳、智能组件柜外壳、屏蔽箱外壳及冲击电压发生器低压端一-同连接至接地引线后，共同接至主接地点。
2.2测量内容
2.2.1回路电流
图5为电流回路示意图，其中，i为变压器入波电流，gw为变压器外壳电流，i为变压器绕组末端电流，g为入地电流。由于整个试验系统采用单点接地方式，根据基尔霍夫电流定律，流经一个节点的全部电流之和为0，即入地电流ig为0,无法引起地电位升。这与智能组件电源端口出现的故障事实相悖。为了分析地电位抬升原因，对变压器入波电流、绕组末端电流及外壳电流进行了测量。
2.2测量结果及分析
2.2.1地电位升对智能组件传导干扰原因分析
1)试验回路电流及地电位抬升原因以高压绕组进行50%雷电全波试验为例进行说明，电流时域波形如图7所示。其中，黑色实线表示入波电流，该波形主要包含高频容性分量和低频感性分量两部分，相比于感性分量峰值，容性分量
峰值很高，为1000A,该电流具有上述特点的主要.原因是由于变压器高压绕组与油箱及高低压绕组及铁芯之间存在纵向电容所致;虚线为变压器绕组末端的回波电流，该电流同样包含容性分量和感性分量，但该容性分量为流过变压器饼间电容的电流，因此峰值较小，为220 A，其感性分量略小于入波电流中的感性分量;点画线为变压器外壳接地引线上流过的回波电流，其中容性分量为变压器绕组的对地横向电容电流，峰值为620A，感性分量为绕组与变压器外壳回路中的绕组电流。
对比图7中不同位置的电流可以看出，入波电流中的感性分量基本通过绕组和接地汇流引线返回至冲击电压发生器，但两者的容性分量之和与入波容性电流相差近160 A，其原因是部分容性电流会经变压器外壳对地杂散电容和汇流铜排对地杂散电
容泄放入大地，冲击试验完整回路示意图如图8所示。因此，除现场接线外，设备外壳对接地网的杂散电容也是引起地电位抬升的关键因素,不能忽略。此外，接地引线上留有高频大电流，汇流引线在高频下呈现的感性阻抗致使与主接地点间存在较大电压差。
2)地电位升对智能组件传导干扰分析地电位抬升对传导骚扰的耦合原理如图9所示。，电流入地致使接地引线上产生地电位升UcGPR，其相当于一个电压源，通过接地引线和接地铜排作用于二次电缆屏蔽层.上，再通过屏蔽层与芯线间的耦合方式作用于火线和零线，上，然后经电缆另一端的220V交流电源返回至远端地，构成完整回路。流经屏蔽层的电流通过耦合方式作用于芯线上，进而对其产生骚扰电压。
3结论
通过测量试验回路电流，研究了地电位抬升原因:高频容性电流流入地造成地网电位抬升;接地引线上流有高频大电流，汇流引线在高频下呈现的感性阻抗致使与主接地点间存在较大电压差。
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