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制造技术

本发明专利技术公开了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，包括m个第一电感L0、m个第二电感L

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术属于气体绝缘变电站
，具体涉及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。

技术介绍

[0002]SF6气体绝缘变电站(以下简称GIS)中由于故障及断路器、隔离开关操作会激发一个振荡频率高达几十甚至上百兆赫兹的行波，即特快瞬态过电压(VFTO)。由于高频VFTO传播中具有强烈的集肤效应，只能沿着GIS芯线的外表面和GIS外壳内层流动。当该行波沿着GIS母线传播到外壳波阻抗不连续处(比如套管、互感器处)时会发生折反射，使得原来接地的外壳瞬时电位不再为零，形成壳体瞬态电位抬升。该瞬态电位抬升具有高幅值、陡前沿、宽频带等暂态特性，会威胁GIS设备的运行可靠性和运维人员的人身安全，造成不可估量的损失。
[0003]目前，由于测量技术等的限制，学界对GIS壳体瞬态电位抬升的研究较为有限，缺乏对其传播与空间分布规律、危害程度的全面认识。目前国内外瞬态电位抬升仿真计算常用的三波阻抗理论模型随着GIS电站的普及和电压等级的提高，超特高压GIS中壳体瞬态电位抬升的实测数据的增多和研究的深入，仿真计算结果和实测数据间的偏差问题也愈发突出。三波阻抗理论模型忽略地网的电路拓扑结构，而采用集中接地电阻模拟，因此该模型无法准确地反映地网在暂态过程中传播特性对GIS壳体瞬态电位抬升的影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了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，通过该仿真电路模型可以更准确地计算GIS变电站中隔离开关操作产生的VFTO及其带来的外壳电位抬升特性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种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，包括m个第一电感L0、m个第二电感L
n
、m个第三电感L
w
、n个第四电感L
y
、m+1个第一电容C0、m+2个第二电容C1和n个第一电阻R
y
；其中，n为接地回路条数；b为垂直接地极回路条数；m为GIS管道长度，单位为米；
[0007]m个第一电感L0串联连接的电路连接在GIS管道电路的电源端和负载端，m个第二电感L
n
串联连接的电路和m个第三电感L
w
串联连接的电路均连接在外壳层电路的首末两端，第i个第四电感L
y
的一端在第i个接地回路位置与对应的第三电感L
w
的负载端一侧相连，i＝1，2，
…
，n；
[0008]第一个第一电容C0的一端分别与电源及第一个第一电感L0的一端相连，另一端与第一个第二电感L
n
的一端及第一个第三电感L
w
的一端相连；第s+1个第一电容C0的一端与第i个第一电感L0的另一端及第s+1个第一电感L0的一端相连，另一端与第s个第二电容C1的另一端及第s+1个第二电容C1的一端相连；第m+1个第一电容C0的一端与第m个第一电感L0的另
一端及负载的一端相连，另一端与第m个第二电感L
n
相连；其中，s＝1，2，
…
，m
‑
1；
[0009]第一个第二电容C1的一端与第一个第三电感L
W
的一端及第一个第二电感L
n
的另一端相连，另一端与地表相连；第j+1个第二电容C1的一端与第j个第三电感L
W
的另一端及第j+1个第三电感L
W
的一端相连，另一端与地表相连；第m+1个第二电容C1的一端与第m个第三电感L
W
的另一端相连，另一端与地表相连；其中，j＝1，2，
…
，m
‑
1；
[0010]第w个第一电阻R
y
的一端与第w个第四电感L
y
的另一端在第w个接地回路位置相连，另一端与对应的等效接地电阻或垂直接地极相连；其中，w＝1，2，
…
，n。
[0011]进一步地，第u个第一电感L0为GIS管道的第u米芯线的等效电感值，第u个第二电感L
n
为GIS管道的第u米外壳内层的等效电感值，第u个第三电感L
w
为GIS管道的第u米外壳外层的等效电感值，第c个第四电感L
y
为GIS接地引下线等效电感。
[0012]进一步地，第u个第一电容C0为GIS管道的第(u
‑
1)米芯线对外壳内层的等效电容，第u个第二电容C1为GIS管道的第(u
‑
1)米外壳外层对地表的等效电容。
[0013]进一步地，第c个第一电阻R
y
为GIS接地引下线等效电阻。
[0014]进一步地，仿真电路还包括b个第五电感L
b
、b+1个第三电容C
b
和b+1个第二电阻R
b
；在接地网加装有垂直接地极的网孔节点位置，仿真电路中均采用垂直接地极电路模拟；
[0015]每个所述垂直接地极电路均由第五电感L
b
、第三电容C
b
及第二电阻R
b
构成，且b个第五电感L
b
串联连接的电路的一端连接在对应接地引下线部分的第一电阻R
y
的另一端，b个第五电感L
b
串联连接的电路的另一端连接在第b个第三电容C
b
的一端上，每一个第三电容C
b
与每一个第二电阻R
b
并联形成R
‑
C回路，第一个R
‑
C回路的一端与第一个第五电感L
b
的一端相连，第一个R
‑
C回路的另一端与地相连，第d+1个R
‑
C回路的一端与第d个第五电感L
b
的另一端相连，第d+1个R
‑
C回路的另一端与地相连；其中，d＝1，2，
…
，b。
[0016]进一步地，仿真电路还包括n
‑
b个第六电感L
g
和n
‑
b个第三电阻R
g
；在接地网未加装垂直接地极的设备所在的网孔节点位置，仿真电路中均采用等效接地电阻电路模拟；
[0017]所述等效接地电阻电路由一个第六电感L
g
与一个第三电阻R
g
串联形成。
[0018]进一步地，接地网网格为q*q的矩形，存在(2q+2q2)条水平接地极；仿真电路还包括(2q+2q2)个第七电感L
s
和(2q+2q2)个第四电阻R
S
；
[0019]所述水平接地极由一个第七电感L
s
与一个第四电阻R
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种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，其特征在于，包括m个第一电感L0、m个第二电感L
n
、m个第三电感L
w
、n个第四电感L
y
、m+1个第一电容C0、m+2个第二电容C1和n个第一电阻R
y
；其中，n为接地回路条数；b为垂直接地极回路条数；m为GIS管道长度，单位为米；m个第一电感L0串联连接的电路连接在GIS管道电路的电源端和负载端，m个第二电感L
n
串联连接的电路和m个第三电感L
w
串联连接的电路均连接在外壳层电路的首末两端，第i个第四电感L
y
的一端在第i个接地回路位置与对应的第三电感L
w
的负载端一侧相连，i＝1，2，
…
，n；第一个第一电容C0的一端分别与电源及第一个第一电感L0的一端相连，另一端与第一个第二电感L
n
的一端及第一个第三电感L
w
的一端相连；第s+1个第一电容C0的一端与第i个第一电感L0的另一端及第s+1个第一电感L0的一端相连，另一端与第s个第二电容C1的另一端及第s+1个第二电容C1的一端相连；第m+1个第一电容C0的一端与第m个第一电感L0的另一端及负载的一端相连，另一端与第m个第二电感L
n
相连；其中，s＝1，2，
…
，m
‑
1；第一个第二电容C1的一端与第一个第三电感L
W
的一端及第一个第二电感L
n
的另一端相连，另一端与地表相连；第j+1个第二电容C1的一端与第j个第三电感L
W
的另一端及第j+1个第三电感L
W
的一端相连，另一端与地表相连；第m+1个第二电容C1的一端与第m个第三电感L
W
的另一端相连，另一端与地表相连；其中，j＝1，2，
…
，m
‑
1；第w个第一电阻R
y
的一端与第w个第四电感L
y
的另一端在第w个接地回路位置相连，另一端与对应的等效接地电阻或垂直接地极相连；其中，w＝1，2，
…
，n。2.根据权利要求1所述的一种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，其特征在于，第u个第一电感L0为GIS管道的第u米芯线的等效电感值，第u个第二电感L
n
为GIS管道的第u米外壳内层的等效电感值，第u个第三电感L
w
为GIS管道的第u米外壳外层的等效电感值，第c个第四电感L
y
为GIS接地引下线等效电感。3.根据权利要求1所述的一种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，其特征在于，第u个第一电容C0为GIS管道的第(u
‑
1)米芯线对外壳内层的等效电容，第u个第二电容C1为GIS管道的第(u
‑
1)米外壳外层对地表的等效电容。4.根据权利要求1所述的一种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，其特征在于，第c个第一电阻R
y
为GIS接地引下线等效电阻。5.根据权利要求1所述的一种计及接地网电路拓扑结构的GIS壳体瞬态...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奎钢，何铮，沈林，康超，张宗扬，吴杨兵，陈子龙，王博涵，杜文军，郭洁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：