一种获取gis装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种获取GIS装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型，包括a个第一电感、a个第二电感、a个第三电感、a+1个第一电容、a+1个第二电容、b条接地线电路、b-1条连接电路，GIS管道的长度为a米；可以通过本发明所述的仿真电路模型可以准确的计算出GIS变电站中外壳电位的抬升情况。
【专利说明】-种获取G IS装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种仿真电路模型，具体涉及一种获取GIS装置外壳瞬态电位抬升的 仿真电路模型。
【背景技术】
[0002] SF6气体绝缘全封闭组合电气（GIS)中由于故障或隔离开关、断路器的操作会产 生很睹的行波，引起高频振荡过电压即VFT0,又由于集肤效应，高频电流会沿GIS母线外表 面和外壳内表面传播，在外壳波阻抗不连续处例如套管处，发生波的折反射，从而禪合到外 壳的外表面，产生瞬态外壳电位抬升。瞬态外壳电位抬升是一种波前极睹、持续时间短、幅 值高、衰减快的暂态现象，该种行波也会使地网电位抬升，可能会危及人和二次设备安全。
[0003] 目前国际上普遍公认的分析GIS外壳瞬态电位抬升的模型是H波阻抗模型，该模 型只是一种理论传导模型，不能实现GIS内部结构及操作电磁暂态过程的模拟，因此无法 运用到实际工程里。实际工程中计算GIS装置在VFT0下外壳瞬态电位抬升的仿真模型多 采取VFT0源和GIS外壳分开分析的模型，用一个理想的VFT0源与GIS外壳模型串联，从而 计算GIS外壳上各点的电位。该种模型受限于VFT0源幅值、睹度、频率的选取，无法模拟故 障或开关操作产生的高频波在沿线的禪合和传播，也不能考虑高频行波在地网中的传播过 程，与实际情况出入较大。因此，上述模型在计算实际GIS变电站中外壳电位的抬升情况并 不是十分准确。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种获取GIS装置外壳瞬态 电位抬升的仿真电路模型，通过该仿真电路可W准确的计算出GIS变电站中外壳电位的抬 升情况。
[0005] 为达到上述目的，本发明所述的获取GIS装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型 包括a个第一电感、a个第二电感、a个第H电感、a+1个第一电容、a+1个第二电容、b条接 地线电路、b-1条连接电路，GIS管道的长度为a米；
[0006] a个第一电感串联连接的电路的两端分别与电源及负载相连接，a个第二电感串 联连接的电路与a个第H电感串联连接的电路并联连接；
[0007] 第一个第一电容的一端与电源及第一个第一电感的一端相连接，第一个第一电容 的另一端与第一个第二电感一端及第一个第H电感的一端相连接，第i+1个第一电容的一 端与第i个第一电感的另一端及第i+1个第一电感的一端相连接，第i+1个第一电容的另 一端与第i个第二电容的另一端及第i+1个第二电容的一端相连接，第a+1个第一电容的 一端与第a个第一电感的另一端及负载相连接，第a+1个第一电容的另一端与第a个第二 电感的另一端相连接，其中i = 1，2…a-1 ;
[0008] 第一个第二电容的一端与第一个第H电感的一端及第一个第二电感相连接，第一 个第二电感的另一端接地表，第k+1个第二电容的一端与第k个第H电感的另一端及第k+1 个第H电感的一端相连接，第k+1个第二电容的另一端接地表，第a+1个第二电容的一端与 第a+1个第H电感的另一端相连接，第a+1个第二电容的另一端接地表，k = 1，2…a ;
[0009] b个接地线电路的一端分别与不同的第H电感相连接，第j个接地线电路与第j+1 个接地线电路之间通过第j个连接电路相连接，所述b个接地线电路的另一端均与接地网 相连接，j = 1，2…b-1 ;
[0010] 其中，第n个第一电感为GIS管道的第n米段芯线的等效电感值，第n个第二电感 为GIS管道的第n米段外壳内层的等效电感，第n个第H电感为GIS管道的第n米段外壳 外层的等效电感，第n个第一电容为GIS管道的第n-1米处芯线对外壳的等效电容，第n个 第二电容为GIS管道的第n-1米处外壳对地表的等效电容；
[0011] 使用时，通过测量所需段中外壳外层对应的第H电感的电压来获得该段外壳外层 的电位在VFT0下瞬态电位抬升情况；
[0012] b条接地线电路均由第四电感、第二电阻、第五电感及第H电阻组成，且第四电感 的一端与任意一个第H电感的一端相连接，第四电感的另一端依次与第二电阻、第五电感 及第H电阻后与接地网相连接；
[0013] b个连接电路均包括第六电感及第一电阻，第六电感的一端与第一电阻的一端相 连接，第j个连接电路中第六电感的另一端与第j个接电线中第H电阻的一端相连接，第j 个连接电路中第H电阻的另一端与接地网相连接，第j个连接电路中第一电阻的另一端与 第j+1个接地线电路中第H电阻的一端相连接，第j+1个接地线电路中第H电阻的另一端 与接地网相连接；
[0014] 其中，第j个第四电感为第j个GIS支撑柱的等效电感，第j个第二电阻为第j个 GIS支撑柱的等效电阻，第j个第五电感为第j个接地线的等效电感，各第六电感均为接地 网中单位长度的等效电感，各第一电阻均为接地网中单位长度的等效电阻，第H电阻为接 地网到无穷远处的等效电阻。
[0015] 所述第一电感（Lo)的电感值、第二电感（Ln)的电感值、第H电感（Lw)的电感值、 第一电容（Co)电容值及第二电容（C1)的电容值分别为：
[0016]
【权利要求】
1. 一种获取GIS装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型，其特征在于，包括a个第一 电感（Lo)、a个第二电感（Ln)、a个第三电感（Lw)、a+1个第一电容（Co)、a+1个第二电容 (Cl)、b条接地线电路、b-1条连接电路，GIS管道的长度为a米； a个第一电感（Lo)串联连接的电路的两端分别与电源及负载相连接，a个第二电感 (Ln)串联连接的电路与a个第三电感（Lw)串联连接的电路首末两端直接相连； 第一个第一电容（Co)的一端与电源及第一个第一电感（Lo)的一端相连接，第一个第 一电容（Co)的另一端与第一个第二电感（Ln) -端及第一个第三电感（Lw)的一端相连接， 第i+1个第一电容（Co)的一端与第i个第一电感（Lo)的另一端及第i+1个第一电感（Lo) 的一端相连接，第i+1个第一电容（Co)的另一端与第i个第二电容（Cl)的另一端及第i+1 个第二电容（Cl)的一端相连接，第a+1个第一电容（Co)的一端与第a个第一电感（Lo)的 另一端及负载相连接，第a+1个第一电容（Co)的另一端与第a个第二电感（Ln)的另一端 相连接，其中i=1，2…a-1; 第一个第二电容（Cl)的一端与第一个第三电感（Lw)的一端及第一个第二电感（Ln) 相连接，第一个第二电感（Ln)的另一端接地表，第k+1个第二电容（Cl)的一端与第k个第 三电感（Lw)的另一端及第k+1个第三电感（Lw)的一端相连接,第k+1个第二电容（Cl)的 另一端接地表，第a+1个第二电容（Cl)的一端与第a+1个第三电感（Lw)的另一端相连接， 第a+1个第二电容（Cl)的另一端接地表，k= 1，2…a; b个接地线电路的一端分别与不同的第三电感（Lw)相连接，第j个接地线电路与第j+1个接地线电路之间通过第j个连接电路相连接，所述b个接地线电路的另一端均与接地 网相连接，j=1，2…b-1; 其中，第n个第一电感（Lo)为GIS管道的第n米段芯线的等效电感值，第n个第二电 感（Ln)为GIS管道的第n米段外壳内层的等效电感，第n个第三电感（Lw)为GIS管道的 第n米段外壳外层的等效电感，第n个第一电容（Co)为GIS管道的第n-1米处芯线对外壳 内层的等效电容，第n个第二电容（Cl)为GIS管道的第n-1米处外壳对地表的等效电容； b条接地线电路均由第四电感（Lz)、第二电阻（Rz)、第五电感（Lg)及第三电阻（Rg)组 成，且第四电感（Lz)的一端与任意一个第三电感（Lw)的一端相连接,第四电感（Lz)的另 一端依次与第二电阻（Rz)、第五电感（Lg)及第三电阻（Rg)后与接地网相连接； b个连接电路均包括第六电感（Ld)及第一电阻（Rd),第六电感（Ld)的一端与第一电 阻（Rd)的一端相连接，第j个连接电路中第六电感（Ld)的另一端与第j个接电线中第三 电阻（Rg)的一端相连接，第j个连接电路中第三电阻（Rg)的另一端与接地网相连接，第j 个连接电路中第一电阻（Rd)的另一端与第j+1个接地线电路中第三电阻（Rg)的一端相连 接，第j+1个接地线电路中第三电阻（Rg)的另一端与接地网相连接； 其中，第j个第四电感（Lz)为第j个GIS支撑柱的等效电感，第j个第二电阻（Rz)为 第j个GIS支撑柱的等效电阻，第j个第五电感（Lg)为第j个接地引线的等效电感，各第 六电感（Ld)均为接地网的单位长度的等效电感，各第一电阻（Rd)均为接地网的单位长度 的等效电阻，第三电阻（Rg)为接地网到无穷远处的等效电阻； 测量时，通过测量所需段中外壳外层对应的第三电感（Lw)的电压来获得该段外壳外 层的外壳在VFTO下瞬态电位抬升情况。
2. 根据权利要求1所述的获取GIS装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型，其特征在 于，所述第一电感（Lo)的电感值、第二电感（Ln)的电感值、第三电感（Lw)的电感值、第一 电容（Co)电容值及第二电容（Cl)的电容值分别为：
R1SGIS管道线芯的半径，R2SGIS管道外壳内层的半径，R3SGIS管道外壳外层的 半径。
【文档编号】G01R31/00GK104502751SQ201410759498
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】王乃永, 郭洁, 朱岸明, 陈舒, 魏磊, 乔兵兵, 贾宏刚, 马欢, 陈洁, 矫立新, 李可伦 申请人:国家电网公司, 国网陕西省电力公司经济技术研究院, 西安交通大学