線路及繞組中的波過(guò)程演示文稿

線路及繞組中的波過(guò)程演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)（優(yōu)選）線路及繞組中的波過(guò)程目前二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)架空線、電纜線、變壓器及電機(jī)的繞組，在沖擊電壓(雷電及操作過(guò)電壓)下都應(yīng)按分布參數(shù)電路來(lái)分析，分布參數(shù)電路中的電磁暫態(tài)過(guò)程屬于電磁波的傳播過(guò)程，簡(jiǎn)稱波過(guò)程。過(guò)電壓波在線路上傳播其本質(zhì)是電磁場(chǎng)能量沿線路傳播的過(guò)程，即在導(dǎo)線周圍逐步建立起電場(chǎng)和磁場(chǎng)的過(guò)程。這一電磁暫態(tài)過(guò)程若從電磁場(chǎng)方程組出發(fā)來(lái)研究比較復(fù)雜，為方便起見(jiàn)，用輸電線路上的電壓、電流波過(guò)程代替電磁場(chǎng)波過(guò)程，用分布參數(shù)電路和行波理論來(lái)分析。目前三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)什么是分布參數(shù)電路？什么情況下應(yīng)作為分布參數(shù)電路處理？分布參數(shù)與集中參數(shù)電路的不同目前四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)

所研究的過(guò)電壓波變化速度很快，其等值頻率很高(例如雷電波的等值頻率在106Hz以上)；

電磁波在架空輸電線路上傳播速度為光速c＝300m/μs，線路上各點(diǎn)在同一時(shí)刻的電壓(電流)將不相等。電壓沿線路分布圖

因此對(duì)于過(guò)電壓波，輸電線路必須采用分布參數(shù)模型，導(dǎo)線上的電壓和電流既是時(shí)間的函數(shù)又是空間的函數(shù)。大約300m目前五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)雷電波沿輸電線路傳播目前六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)主要內(nèi)容6.1均勻無(wú)損單導(dǎo)線波過(guò)程6.2波的折射和反射6.3行波通過(guò)串聯(lián)電感和并聯(lián)電容6.4行波的多次折反射6.5無(wú)損耗平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的波過(guò)程6.6沖擊電暈對(duì)線路波過(guò)程的影響6.7變壓器繞組中的波過(guò)程6.8旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組的波過(guò)程目前七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.1均勻無(wú)損長(zhǎng)線波過(guò)程

實(shí)際電力系統(tǒng)采用三相交流或雙極直流輸電，屬于多導(dǎo)線線路，而且沿線的電場(chǎng)磁場(chǎng)和損耗情況也不同。為了清晰揭示線路波過(guò)程的物理本質(zhì)和基本規(guī)律，先從理想的均勻無(wú)損單導(dǎo)線入手。目前八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)均勻無(wú)損長(zhǎng)線等值電路R<<XL，G較小，忽略R、G使計(jì)算大為簡(jiǎn)化，物理本質(zhì)更加清楚，這種僅由L、C組成的鏈形回路，稱為均勻無(wú)損長(zhǎng)線.C0:單位長(zhǎng)度線路的電容；L0：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度線路的電感均勻無(wú)損長(zhǎng)線的波過(guò)程目前九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)

波在均勻無(wú)損單導(dǎo)線上的傳播

波傳播的物理概念合閘后:電源向線路電容充電,即向?qū)Ь€周圍空間建立起電場(chǎng);由于電感的存在,較遠(yuǎn)處的電容要間隔一段時(shí)間才能充上一定數(shù)量的電荷。電容依次充電，線路沿線逐漸建立起電場(chǎng)。有一電壓波以一定的速度沿線路x方向傳播隨著線路電容的充放電，將有電流流過(guò)導(dǎo)線電感，即在周圍建立起磁場(chǎng)。有一電流波以同樣的速度沿線路x方向流動(dòng)目前十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)電壓波和電流波沿線路的流動(dòng)，實(shí)質(zhì)上就是電磁波沿線路傳播的過(guò)程。設(shè)沿x方向傳播的電壓波和電流波，在開(kāi)關(guān)合閘后，經(jīng)△t

時(shí)間傳播△x。在這段時(shí)間內(nèi)，△x的導(dǎo)線上電容C0△x充電到u，這些電荷通過(guò)電流波輸送。另一方面，這段導(dǎo)線上的總電感為L(zhǎng)0△x,在同一時(shí)間△t內(nèi)，電流波i

在導(dǎo)線周圍建立起磁鏈L0△xi，這些磁鏈?zhǔn)窃趖時(shí)間內(nèi)建立的，因此導(dǎo)線上的感應(yīng)電勢(shì)為12電壓與電流的關(guān)系目前十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)從1、2中消去△x、△t，可以得到同一時(shí)刻同一地點(diǎn)同一方向電壓波和電流波的關(guān)系波阻抗波速對(duì)于架空線路，單位長(zhǎng)度的電感L0和電容C0為：（H/m）（F/m）Ω具有電阻的量綱目前十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)波阻抗：是表征分布參數(shù)電路特點(diǎn)的最重要的參數(shù)，它是儲(chǔ)能元件，表示導(dǎo)線周圍介質(zhì)獲得電磁能的大小，具有電阻的量綱，其值決定于單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電感和電容，與線路長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。對(duì)單導(dǎo)線架空線，Z=500Ω左右，考慮電暈影響取400Ω左右，分裂導(dǎo)線Z=300Ω左右，電纜的波阻抗約為十幾歐姆至幾十不等。目前十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)導(dǎo)線單位長(zhǎng)度所具有的磁場(chǎng)能量恒等于電場(chǎng)能量這就是電磁場(chǎng)傳播過(guò)程的基本規(guī)律；這也是說(shuō)：電壓波和電流波沿導(dǎo)線傳播的過(guò)程就是電磁能量的傳播過(guò)程；導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的總能量為或改寫(xiě)上式可得目前十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)單根無(wú)損長(zhǎng)線的單元等值電路

由線路單元電路的回路電壓關(guān)系和節(jié)點(diǎn)電流關(guān)系有：建立以下一階偏微分方程電壓、電流是空間和時(shí)間的函數(shù)6.1.2波動(dòng)方程的解求電壓和電流的解目前十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)磁場(chǎng)：磁通變化→導(dǎo)線自感壓降，用參數(shù)L→L0dx表征電場(chǎng)：電場(chǎng)變化→導(dǎo)線對(duì)地電容電流，用參數(shù)C→C0dx表征電壓沿x方向的變化是由于電流在L0上的電感壓降；電流沿x方向的變化是由于在C0上分去了電容電流；負(fù)號(hào)表示在x正方向上電壓和電流都將減少。無(wú)損傳輸線方程34目前十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)解得

波動(dòng)方程所描述的暫態(tài)電壓和暫態(tài)電流不僅是時(shí)間t的函數(shù)也是距離x的函數(shù)。波動(dòng)方程線路上的電壓波和電流波，一般情況下都由前行波和反行波兩個(gè)分量疊加而成。應(yīng)用拉氏變換對(duì)上式聯(lián)解，得二階偏微分方程:為前行電壓波和前行電流波;

為反行電壓波和反行電流波。目前十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)前行電壓波和前行電流波表示電壓和電流在導(dǎo)線上的坐標(biāo)是以速度v沿x的正方向移動(dòng)。反行電壓波和反行電流波表示電壓和電流在導(dǎo)線上的坐標(biāo)是以速度v沿x的負(fù)方向移動(dòng)。電壓波和電流波的關(guān)系：

“前行電壓波和前行電流波極性相同，反行電壓波和反行電流波極性相反?！比绾卫斫饽壳笆隧?yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)電壓波的符號(hào)只取決于導(dǎo)線對(duì)地電容所充電荷的符號(hào)，與電荷的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)電流波的符號(hào)不僅與相應(yīng)電荷符號(hào)有關(guān)，而且也與電荷運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)一般取正電荷沿x正方向運(yùn)動(dòng)形成的波為正電流波。電壓和電流沿x的正方向傳播電壓和電流沿x的負(fù)方向傳播目前十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)無(wú)損單導(dǎo)線波過(guò)程的基本規(guī)律由下面四個(gè)方程決定：

從這四個(gè)基本方程出發(fā)，加上初始條件和邊界條件,就可以算出導(dǎo)線上的電壓和電流。目前二十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)必須注意：

分布參數(shù)線路的波阻抗與集中參數(shù)電路的電阻雖然有相同的量綱，但在物理意義上有著本質(zhì)的不同：波阻抗表示同一方向傳播的電壓波和電流波之間比值的大小，電磁波通過(guò)波阻抗為Z的無(wú)損線時(shí)，其能量以電磁能的形式儲(chǔ)存于周圍介質(zhì)中，而不像通過(guò)電阻時(shí)被消耗掉；為了區(qū)別不同方向的行波，Z的前面有正負(fù)號(hào)；如果線路上有前行波，又有反行波，導(dǎo)線上的總電壓和總電流的比值不再等于波阻抗，即波阻抗的大小只與導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電感和電容有關(guān)，而與線路的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。目前二十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.2波的折射和反射目前二十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)連接點(diǎn)A處只能有一個(gè)電壓電流值必然有：其中，6.2.1折射波和反射波的計(jì)算電壓的折反射電流的折反射Z1<

Z2波沿線傳播時(shí)，遇到線路參數(shù)（波阻抗）發(fā)生突變的節(jié)點(diǎn)時(shí)，如從架空線到電纜，或從傳輸線到終端的集中參數(shù)元件時(shí)，都會(huì)在波阻抗發(fā)生突變的節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生折射與反射。目前二十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)代入得目前二十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)α、β分別是節(jié)點(diǎn)A的電壓折射系數(shù)和反射系數(shù)α、β之間滿足折射系數(shù)永遠(yuǎn)是正值，說(shuō)明入射波電壓與折射波電壓同極性：反射系數(shù)可正可負(fù)，要由邊界點(diǎn)A兩側(cè)線路或電氣元件參數(shù)確定。目前二十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)無(wú)窮長(zhǎng)直角波通過(guò)節(jié)點(diǎn)A，Z1<Z2目前二十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前二十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)

末端電壓末端反射波末端電流電流反射波在線路末端由于電壓波正的全反射，在反射波所到之處，導(dǎo)線上的電壓比電壓入射波提高1倍；線路磁場(chǎng)能量全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量。例一線路末端開(kāi)路目前二十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)末端電壓電流反射波反射波到達(dá)范圍內(nèi)導(dǎo)線上總電流線路末端短路接地時(shí)，電流加倍，電壓為0線路全部能量轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能例二線路末端接地目前二十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)線路末端接有負(fù)載（兩條不同波阻抗線路連接）例三目前三十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)A點(diǎn)邊界條件

其中聯(lián)解得VeryImportant!!!6.2.2彼德遜法則（集中參數(shù)的等值電路）AUA=iA目前三十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)彼德遜法則要計(jì)算節(jié)點(diǎn)A的電流電壓，可把線路1等值成一個(gè)電壓源，其電動(dòng)勢(shì)是入射電壓的2倍2u1q(t)，其波形不限，電源內(nèi)阻抗是Z1。A線路1等值電壓源線路2等值阻抗目前三十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)彼德遜法則將分布參數(shù)問(wèn)題變成集中參數(shù)等值電路，簡(jiǎn)化計(jì)算。u1q(t)可以為任意波形，Z2可以是線路、電阻、電感、電容組成的任意網(wǎng)絡(luò)使用彼德遜法則求解節(jié)點(diǎn)電壓時(shí)的先決條件：(1)入射波必需是沿分布參數(shù)線路傳來(lái)(2)線路Z2上沒(méi)有反行波或Z2中的反行波尚未到達(dá)節(jié)點(diǎn)A目前三十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)應(yīng)用舉例----線路末端接有電阻R時(shí)的波過(guò)程當(dāng)R=Z1時(shí)，目前三十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)此時(shí)線路上無(wú)反射波電壓，反射系數(shù)β＝0，入射波能量到達(dá)電阻時(shí)全部變成熱能而無(wú)反射；當(dāng)R≠Z1時(shí)，仍然可用彼德遜法則計(jì)算線路的反射波電壓電流，電阻把一部分電磁能變成熱能，另一部分折射回去成為反射波；反射系數(shù)為：目前三十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.3行波通過(guò)串聯(lián)電感和并聯(lián)電容目前三十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.3行波通過(guò)串聯(lián)電感和并聯(lián)電容實(shí)際應(yīng)用中，我們常常會(huì)遇到波傳播時(shí)經(jīng)過(guò)與導(dǎo)線串聯(lián)的電感，或者經(jīng)過(guò)聯(lián)接在導(dǎo)線與地之間的電容，如電容式電壓互感器等。本節(jié)將應(yīng)用彼德遜法則分析串聯(lián)電感和并聯(lián)電容對(duì)波過(guò)程的影響。問(wèn)題的提出目前三十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)由彼德遜法則6.3.1、無(wú)窮長(zhǎng)直角波通過(guò)串聯(lián)電感目前三十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)解之得其中,

折射波電壓反射波電壓折射波最大陡度目前三十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.3.2、無(wú)窮長(zhǎng)直角波通過(guò)并聯(lián)電容目前四十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)線路2前行波電流、電壓為其中反射波電壓折射波最大陡度目前四十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)電感使折射波波頭陡度降低由于電感電流不能突變，因此當(dāng)波作用在電感初瞬，電感相當(dāng)于開(kāi)路，它將波完全反射回去，此時(shí)折射波為0，此后折射波電壓隨折射波電流增加而增加。電容使折射波波頭陡度降低由于電容電壓不能突變，波通過(guò)電容初始瞬間，電容相當(dāng)于短路目前四十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)電壓波穿過(guò)電感和旁過(guò)電容時(shí)折射波波頭陡度都降低，但由它們各自產(chǎn)生的電壓反射波卻完全相反。波通過(guò)電感初瞬，在電感前發(fā)生電壓正的全反射，使電感前電壓提高1倍。波旁過(guò)電容初瞬，則在電容前發(fā)生電壓負(fù)的全反射，使電容前的電壓下降為0。由于反射波會(huì)使電感前電壓提高，可能危及絕緣，所以常用并聯(lián)電容降低波陡度。目前四十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.4行波的多次折反射目前四十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.4行波的多次折反射在電網(wǎng)中，線路的長(zhǎng)度總是有限的，常常會(huì)遇到行波在線路兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間來(lái)回多次反射的情況。如直配線發(fā)電機(jī)往往通過(guò)電纜然后接到架空線上，當(dāng)雷電波侵入時(shí)，行波將在電纜段兩結(jié)點(diǎn)間發(fā)生多次折反射。問(wèn)題的提出目前四十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前四十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)以節(jié)點(diǎn)B上的電壓為例，以入射波到達(dá)A點(diǎn)的瞬間作為時(shí)間的起始點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)B在不同時(shí)刻的電壓為：線路各點(diǎn)上的電壓即為所有折、反射波的疊加，但要注意它們到達(dá)時(shí)間的先后，波傳過(guò)長(zhǎng)度為的中間線段所需的時(shí)間為（式中為中間線段的波速）目前四十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)經(jīng)過(guò)n次折反射后，B點(diǎn)電壓為

在無(wú)限長(zhǎng)直角波作用下，經(jīng)多次折反射，最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)的值和中間線路的存在與否無(wú)關(guān)。目前四十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)但是，到達(dá)穩(wěn)態(tài)值以前的電壓變化波形則與中間線段的存在以及與Z1、Z2的相對(duì)大小有關(guān)。目前四十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)小結(jié)用網(wǎng)格法分析計(jì)算波的多次折反、射過(guò)程；中間線段的存在及其波阻抗Z0的大小決定著折射波uB的波形，特別是它的波前。目前五十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.5無(wú)損耗平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的波過(guò)程目前五十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.5無(wú)損耗平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的波過(guò)程實(shí)際的輸電線路都是多導(dǎo)線的。例如，交流高壓線路可能是5根或8根平行導(dǎo)線；雙極直流高壓線路可能是3根或4根平行導(dǎo)線。這時(shí)，波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中傳播，將產(chǎn)生互相耦合（感應(yīng)）的作用。目前五十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)

將靜電場(chǎng)的麥克斯維方程應(yīng)用于平行多導(dǎo)線系統(tǒng)分析波在多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播。根據(jù)靜電場(chǎng)的概念，當(dāng)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線上有電荷q0時(shí)，其對(duì)地電壓，如以波速沿導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，則在導(dǎo)線上有一個(gè)以速度進(jìn)行傳播的電壓波和電流波。設(shè)n根平行多導(dǎo)線系統(tǒng)，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上的電荷分別是q1、q2、q3…qn，對(duì)地電壓分別為u1、u2、u3…un，可用靜電場(chǎng)的麥克斯韋方程表示如下：目前五十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)自電位系數(shù)互電位系數(shù)由根據(jù)電流與電荷的關(guān)系得電壓與電流的關(guān)系目前五十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)無(wú)損耗平行多導(dǎo)線系統(tǒng)波過(guò)程麥克斯韋方程組自波阻抗互波阻抗電壓與電流的關(guān)系目前五十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)若導(dǎo)線上同時(shí)存在前行波和反行波時(shí)，對(duì)n根導(dǎo)線中的每根導(dǎo)線都有n個(gè)方程寫(xiě)成矩陣形式根據(jù)邊界條件可求解目前五十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)波在一根導(dǎo)線上傳播時(shí)，在其它平行導(dǎo)線上的耦合波----平行多導(dǎo)線的耦合系數(shù)例一在對(duì)地絕緣的導(dǎo)線2上雖然沒(méi)有電流i2=0，但它處在導(dǎo)線1電磁波的電磁場(chǎng)中，也會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電壓波。典型工程應(yīng)用目前五十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)①k0稱為導(dǎo)線1和2之間的幾何耦合系數(shù)，它代表導(dǎo)線2由于導(dǎo)線1的電磁場(chǎng)的耦合作用而獲得的同極性電位的相對(duì)值；②由于Z21<Z11，所以k0<1；③Z21隨兩導(dǎo)線間距離的減小而增大，因此兩根導(dǎo)線靠得越近，導(dǎo)線間得耦合系數(shù)就越大；④導(dǎo)線耦合系數(shù)是輸電線路防雷計(jì)算的重要參數(shù)，由于耦合作用，在導(dǎo)線1、2間的電位差為可見(jiàn)k0越大越有利于絕緣子串的安全運(yùn)行目前五十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)當(dāng)多相系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)波時(shí)（由于導(dǎo)線間的電磁耦合此時(shí)其等值波阻抗不是簡(jiǎn)單的每根導(dǎo)線阻抗并聯(lián)值）當(dāng)三相同時(shí)進(jìn)波時(shí)，每根導(dǎo)線的等值阻抗為上式所示，它比單相線進(jìn)波時(shí)大，這是由于相鄰導(dǎo)線的電流通過(guò)互波阻抗在本導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)，阻礙了電流在導(dǎo)線中的傳播，因而使其波阻抗增大。例二目前五十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)例三單芯電纜芯線與外皮的耦合關(guān)系目前六十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)電流不經(jīng)電纜芯線流動(dòng)，全部電流都被擠到外皮中，因?yàn)殡娏髟谕馄ど狭鲃?dòng)時(shí)，電纜芯線上會(huì)感應(yīng)出與外皮相等的電壓但方向相反，阻止了電纜芯線中電流的流通，此現(xiàn)象與導(dǎo)線中的集膚效應(yīng)相似，在直配電機(jī)的防雷保護(hù)中得到應(yīng)用。由于，可得以下方程目前六十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.6沖擊電暈對(duì)線路波過(guò)程的影響目前六十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.6沖擊電暈對(duì)線路波過(guò)程的影響電磁波在無(wú)損線上傳播不會(huì)發(fā)生波形衰減和畸變，但下述情況下，波的傳播會(huì)發(fā)生衰減和變形：輸電線的電阻和對(duì)地電導(dǎo)引起能量損耗地電流在地表和地中均有流動(dòng)線路集膚效應(yīng)多導(dǎo)線系統(tǒng)各線間電磁耦合高壓線路上的波的傳播引起沖擊電暈是行波衰減和變形的主要原因目前六十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)導(dǎo)線有效半徑增大，對(duì)地電容增大，因此自波阻抗減小(減小20%~30%)；軸向電流不變，互波阻抗不變導(dǎo)線對(duì)地電容增大，電感不變，波速減小(約0.85c)電暈層使導(dǎo)線的徑向尺寸增大，導(dǎo)致導(dǎo)線間耦合系數(shù)增大行波衰減和變形沖擊電暈導(dǎo)致利用沖擊電暈會(huì)使行波衰減和變形的特性，可設(shè)置進(jìn)線保護(hù)段作為變電所防雷保護(hù)的一個(gè)主要措施。目前六十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.7變壓器繞組中的波過(guò)程目前六十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)6.7變壓器繞組中的波過(guò)程

在雷電沖擊和操作沖擊電壓作用下,變壓器繞組內(nèi)部將出現(xiàn)復(fù)雜的電磁暫態(tài)過(guò)程,使其主絕緣(繞組對(duì)地、繞組之間)和縱絕緣(繞組的匝間、層間或線餅間)上可能受到很高的過(guò)電壓而損壞。

變壓器繞組在沖擊電壓作用下產(chǎn)生的過(guò)電壓，主要由繞組內(nèi)部的電磁振蕩過(guò)程和繞組之間的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)過(guò)程所引起。這兩個(gè)過(guò)程通常統(tǒng)稱為變壓器繞組的波過(guò)程。目前六十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)當(dāng)無(wú)限長(zhǎng)直角波作用于繞組時(shí)起始時(shí)：電感電流不能突變，t=0時(shí)，電感中的電流為零，這就相當(dāng)于電感為開(kāi)路，波前等值頻率很高，等值電路只包含電容鏈并決定起始電壓分布.6.7.1單繞組中的波過(guò)程略去線匝互感與繞組損耗的繞組簡(jiǎn)化等值電路初始分布t=0時(shí)目前六十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)t=0時(shí)變壓器繞組的空間系數(shù)目前六十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)根據(jù)繞組末端（中性點(diǎn)）接地方式的邊界條件，可以得到繞組電壓起始分布末端接地的繞組：末端不接地的繞組（最末一個(gè)縱向電容K0/dx上的電荷必定為零）：目前六十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)αl不同時(shí)電壓的起始分布不同，αl愈大，電壓起始分布曲線下降愈快；一般αl的值為5～15，當(dāng)αl>5時(shí)，有shαl＝chαl，因此中性點(diǎn)接地方式對(duì)電壓起始分布影響不大。目前七十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)電壓起始分布可統(tǒng)一寫(xiě)成：繞組中的電壓起始分布很不均勻，其不均勻程度與αl值有關(guān)αl愈大分布愈不均勻，大部分電壓降落在首端，在x=0處有最大電位梯度上式表明，在t=0+時(shí)，繞組首端的電位梯度是平均梯度的αl倍，式中負(fù)號(hào)表示繞組各點(diǎn)電位隨x增大而減小。因此對(duì)繞組首端絕緣應(yīng)采取保護(hù)措施。目前七十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)從上面的分析可知：t=0瞬間，繞組相當(dāng)于一電容鏈，此電容可等值為一集中電容CT，稱為變壓器的入口電容。試驗(yàn)表明：當(dāng)很陡的沖擊波作用時(shí)，在過(guò)電壓波剛剛到達(dá)的5μs內(nèi)，繞組中的電磁振蕩尚未發(fā)展起來(lái)，電感電流很小，可以忽略。則變壓器在這段時(shí)間內(nèi)可用入口電容來(lái)等值。變壓器繞組入口電容是繞組總的對(duì)地電容和總的縱向電容的幾何平均值。變壓器繞組入口電容與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同電壓等級(jí)和不同容量的變壓器入口電容值不同。目前七十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)對(duì)于末端接地的繞組：各點(diǎn)根據(jù)電阻而形成均勻的穩(wěn)態(tài)電壓分布對(duì)于末端不接地的繞組：各點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)電位均為穩(wěn)態(tài)時(shí)：電感短路，電容開(kāi)路。波長(zhǎng)等值頻率很低，等值電路由繞組電阻決定穩(wěn)態(tài)電壓分布。穩(wěn)態(tài)分布目前七十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于十八點(diǎn)變壓器繞組的起始電位分布≠穩(wěn)態(tài)電位分布起始電位分布穩(wěn)態(tài)電位分布過(guò)渡過(guò)程由于繞組電感和電容之間能量的轉(zhuǎn)換,使過(guò)渡過(guò)程具有振蕩性質(zhì)。振蕩的激烈程度與起始分布和穩(wěn)態(tài)分布的差值密切相