線路及其繞組中的波過程培訓(xùn)課件

線路及其繞組的波過程過電壓的概念超過額定的最高運(yùn)行電壓稱為過電壓過電壓雷電過電壓內(nèi)部過電壓直擊雷過電壓感應(yīng)雷過電壓操作過電壓諧振過電壓4.1.無損耗單導(dǎo)線中的波過程1.波過程的定義在本課程中指電壓波（或電流波）在輸電線路、電纜、變壓器、電機(jī)等電力設(shè)備上的傳播過程。2.波過程的特點(diǎn)電壓、電流不但是時(shí)間t的函數(shù)，而且也是空間位置x的函數(shù)，需要用分布參數(shù)電路來分析。3.分布參數(shù)電路的應(yīng)用范圍主要有兩大類：長線路和高頻電壓（如雷電沖擊電壓波）200km6000km(20ms)1500km(5ms)沖擊波空氣中波的傳播速度為光速220kV線路的平均長度為200~250km沖擊波波前在線路上的分布長度只有360m4.波沿均勻無損單導(dǎo)線的傳播（1）均勻無損單導(dǎo)線系統(tǒng)：線路各點(diǎn)電氣參數(shù)完全一樣；線路無能量損耗（R0=0，G0=0）單元等值電路：dt時(shí)間內(nèi)行波向前傳播dx距離，導(dǎo)線獲得的電荷：(1)充電電流磁通的增加量(2)（1）×(2)（2）÷(1)波速波阻抗由電磁場理論可知：∴

對架空線：

對油紙絕緣電纜：一般架空線Z≈300~500Ω，電纜線路Z≈10~50Ω（2）關(guān)于波阻抗的特點(diǎn)A、表示同一方向電壓波與電流波大小的比值，電磁波通過Z時(shí)，以電磁波的形式儲(chǔ)存在周圍介質(zhì)中；B、導(dǎo)線上既有前行波又有反行波時(shí)，Z≠U/IC、Z的數(shù)值與線路長度無關(guān)對單根架空線路Z大約為500（3）均勻無損單導(dǎo)線的波動(dòng)方程：（4）行波計(jì)算的基本方程：4.2.行波的折射與反射1.折射與反射(1).折射波與反射波電壓波折射系數(shù)電壓波反射系數(shù)與之間的關(guān)系(2).幾種特殊條件下的折、反射波a.線路末端開路此時(shí)有：末端開路時(shí)，末端電壓波發(fā)生正的全反射，電流波發(fā)生負(fù)的全反射，電壓反射波所到之處，線路電壓加倍；電流反射波所到之處，線路電流變零。b.線路末端短路此時(shí)有：末端接地時(shí)，末端電壓波發(fā)生負(fù)的全反射，電流波發(fā)生正的全反射，電壓反射波所到之處，線路電壓變零；電流反射波所到之處，線路電流加倍。c.線路末端接負(fù)截電阻R此時(shí)有：線路末端既沒有電壓反射波，又沒有電流反射波，線路上電壓電流波形保持不變。2.彼德遜法則要計(jì)算分布參數(shù)線路上節(jié)點(diǎn)的電壓可用集中參數(shù)等值電路計(jì)算：a.線路波阻抗用數(shù)值相等的集中參數(shù)等值電阻代替b.把線路上的入射電壓波的兩倍作為等值電壓源4.3.行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容1.通過串聯(lián)電感回路方程：解得：于是：它有二個(gè)部分組成：一部分是與時(shí)間無關(guān)的強(qiáng)制分量；另一部分為隨時(shí)間而衰減的自由分量

當(dāng)t=0時(shí)

時(shí)通過電感后折射波的陡度：最大陡度出現(xiàn)在t=0時(shí)：最大空間陡度：折射波電壓、電流隨時(shí)間變化在A點(diǎn)反射波電壓和電流因?yàn)榭傻卯?dāng)t=0此時(shí)波到達(dá)電感瞬間，在線圈首端的電壓將上升到入射波電壓兩倍當(dāng)t→∞此時(shí)時(shí)間很長以后，達(dá)到穩(wěn)定值反射波電流t=0t→∞反射波電壓、電流隨時(shí)間變化2.通過并聯(lián)電容回路方程解得：當(dāng)t=0時(shí)：時(shí)：經(jīng)過并聯(lián)電容時(shí)，折射波的陡度：最大陡度出現(xiàn)在t=0時(shí)：最大空間陡度：折射波電壓、電流隨時(shí)間變化反射波電壓、電流當(dāng)t=0時(shí)當(dāng)t→∞時(shí)反射波電壓、電流隨時(shí)間變化4.4.行波的多次折、反射1.用網(wǎng)格法計(jì)算波的折、反射見右圖4.5.行波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播1.多導(dǎo)線系統(tǒng)的電壓、電流方程自電位系數(shù)互電位系數(shù)自波阻抗互波阻抗2.耦合系數(shù)k(1)兩導(dǎo)線系統(tǒng)(2)多導(dǎo)線系統(tǒng)4.6.沖擊電暈對線路波過程的影響引起波能量損耗的因素：導(dǎo)線電阻；大地電阻；絕緣的泄漏電導(dǎo)與介質(zhì)損耗；極高頻和陡波下的輻射損耗；沖擊電暈上述損耗因素將使行波發(fā)生下列變化：波幅降低、波前陡度減小、波長增大、波形凹凸不平處變得比較圓潤、電壓波與電流波的波形不再相同2.沖擊電暈的影響導(dǎo)線波阻抗減小一般線路的波阻抗可減小20％～30％波速減小當(dāng)電暈比較強(qiáng)烈時(shí)，架空線上的波速可降低至0.75倍光速線間耦合系數(shù)增大k0-幾何耦合系數(shù)；k1-電暈校正系數(shù)引起波的衰減與變形4.7.變壓器繞組中的波過程1.簡化等值電路2.繞組中初始電壓分布(1).繞組末端接地(2).繞組末端開路繞組首端處：u=U0繞組末端處：(3).變壓器的入口電容3.繞組中的穩(wěn)態(tài)電