CN104502751B - 一种获取gis装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种获取GIS装置外壳瞬态电位抬升的仿真电路模型
技术领域
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
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陡的行波，引起高频振荡过电压即VFTO，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，从而耦合到外壳的外表面，产生瞬态外壳电位抬升。瞬态外壳电位抬升是一种波前极陡、持续时间短、幅值高、衰减快的暂态现象，这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。
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三波阻抗模型，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VFTO下外壳瞬态电位抬升的仿真模型多采取VFTO源和GIS外壳分开分析的模型，用一个理想的VFTO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VFTO源幅值、陡度、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耦合和传播，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
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，通过该仿真电路可以准确的计算出GIS变电站中外壳电位的抬升情况。
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；
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个第三电感串联连接的电路并联连接；
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三电感的一端相连接，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；
第一个第二电容的一端与第一个第三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个第三电感的另一端及第k+1个第三电感的一端相连接，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个第三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；
b个接地线电路的一端分别与不同的第三电感相连接，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；
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个第三电感为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；
使用时，通过测量所需段中外壳外层对应的第三电感的电压来获得该段外壳外层的电位在VFTO下瞬态电位抬升情况；
b条接地线电路均由第四电感、第二电阻、第五电感及第三电阻组成，且第四电感的一端与任意一个第三电感的一端相连接，第四电感的另一端依次与第二电阻、第五电感及第三电阻后与接地网相连接；
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个接电线中第三电阻的一端相连接，第j个连接电路中第三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个接地线电路中第三电阻的一端相连接，第j+1个接地线电路中第三电阻的另一端与接地网相连接；
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，第三电阻为接地网到无穷远处的等效电阻。
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(C1)的电容值分别为：
R1为GIS管道线芯的半径，R2为GIS管道外壳内层的半径，R3为GIS管道外壳外层的半径。
本发明具有以下有益效果：
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构建过程中充分考虑GIS内部的结构、VFTO的产生仅在GIS中的传播和波沿接地网的传播，通过将整个GIS通道分为若干段，并获取各段GIS通道中芯线的等效电感、外壳内层的等效电感、外壳外层的等效电感、芯线对外壳的等效电容及芯线对地表的等效电容来构建该仿真电路，进而通过测量各第三电感上的电压来得到GIS变电站中外壳电位的抬升情况，操作简单、方便，准确性极高。
附图说明
图1为GIS管道的结构图；
图2为本发明的电路原理图；
图3为出线套管处外壳电位的波形图；
图4为出线套管处外壳电位的幅频特性图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1、图2及图3，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C1、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串联连接的电路并联连接；
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一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C1的另一端及第i+1个第二电容C1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C1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C1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C1的另一端接地表，第a+1个第二电容C1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C1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米处外壳的等效电容，第n个第二电容C1为GIS管道的第n-1米处于地表的等效电容；
使用时，通过测量所需段对应的第三电感Lw的电压来获得该段的外壳电位的抬升情况，操作简单、方便。
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个接地线的等效电感，各第六电感Ld均为接地网中单位长度的等效电感，各第一电阻Rd均为接地网中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。
其中 R1为GIS管道线芯的半径，R2为GIS管道外壳内层的半径，R3为GIS管道外壳外层的半径。
图4为建立ATP仿真模型后，计算出某个具体变电站在操作隔离开关时，产生VFTO使得出线套管处外壳的电位升高的波形图与频谱分析图，从图4可以看出外壳上有高频振荡，且瞬态电位可以达到6kV左右，从图4可以看出其频率可以达到10MHz。

Claims (1)

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(C1)、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)一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(C1)的另一端及第i+1个第二电容(C1)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(C1)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(C1)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(C1)的另一端接地表，第a+1个第二电容(C1)的一端与第a个第三电感(Lw)的另一端相连接，第a+1个第二电容(C1)的另一端接地表，k＝1,2…a-1；
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(C1)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-1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；
所述第一电感(Lo)的电感值为：
<mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mn>8</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> </mfrac> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，R1为GIS管道线芯的半径，R2为GIS管道外壳内层的半径。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106643878A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 国网山东省电力公司东营供电公司 一种变电站运行在线监测方法
CN106645876A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 国家电网公司 一种gis内部高频暂态电压的测量系统及方法
CN107449980B (zh) * 2017-06-23 2019-12-31 北京航空航天大学 一种评价智能组件耐受地电位抬升能力的方法
CN113945784B (zh) * 2021-10-08 2024-06-04 浙江仙居抽水蓄能有限公司 计及接地网电路拓扑结构的gis壳体瞬态电位抬升仿真电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881813A (zh) * 2010-06-17 2010-11-10 国网电力科学研究院 模拟gis变电站中产生特快速瞬态过电压的方法及试验回路
CN103197212A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 国家电网公司 Gis局部放电在线监测校验仪及其配置验证方法
CN103336216A (zh) * 2013-05-30 2013-10-02 国家电网公司 Gis设备故障仿真试验系统
CN103558527A (zh) * 2013-11-13 2014-02-05 国家电网公司 超高压gis标准雷电冲击电压耐压试验仿真模拟方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881813A (zh) * 2010-06-17 2010-11-10 国网电力科学研究院 模拟gis变电站中产生特快速瞬态过电压的方法及试验回路
CN103197212A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 国家电网公司 Gis局部放电在线监测校验仪及其配置验证方法
CN103336216A (zh) * 2013-05-30 2013-10-02 国家电网公司 Gis设备故障仿真试验系统
CN103558527A (zh) * 2013-11-13 2014-02-05 国家电网公司 超高压gis标准雷电冲击电压耐压试验仿真模拟方法

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