線路上的波過程課件

第二篇：電力系統(tǒng)過電壓及保護(hù)第二篇：電力系統(tǒng)過電壓及保護(hù)1電力系統(tǒng)過電壓大氣過電壓（雷擊過電壓）內(nèi)部過電壓直擊雷過電壓感應(yīng)雷過電壓工頻穩(wěn)態(tài)過電壓電容效應(yīng)非對(duì)稱接地故障甩負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)由感性變成容性負(fù)荷工頻過電壓工頻暫態(tài)過電壓操作過電壓操作電容器組過電壓操作空載線路過電壓解列過電壓操作電感負(fù)荷過電壓：弧光接地過電壓空載變壓器電抗器電弧爐變壓器組電動(dòng)機(jī)等甩負(fù)荷時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)引起的機(jī)電過程諧振過電壓鐵磁諧振過電壓參數(shù)諧振過電壓水輪發(fā)電機(jī)不對(duì)稱短路或負(fù)荷嚴(yán)重不平衡引起諧振由串聯(lián)補(bǔ)償線路中的鐵磁諧振和異步電機(jī)的自勵(lì)磁斷路器非全相拒動(dòng)引起諧振限制措施：無間隙避雷器；同步斷路器；可控電抗器；靜止和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器電力系統(tǒng)大氣過電壓內(nèi)部直擊雷過電壓工頻穩(wěn)態(tài)電容效應(yīng)工頻過電壓2線路上的波過程線路上的波過程3主要內(nèi)容1、波過程的物理概念2、波動(dòng)方程3、行波的折射和反射4、彼德遜法則（集中參數(shù)等值電路）5、波經(jīng)過電容和電感6、波的多次折反射7、波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播（耦合系數(shù)）8、沖擊電暈對(duì)波過程的影響主要內(nèi)容1、波過程的物理概念4集中參數(shù)和分布參數(shù)的區(qū)別劃分兩者的依據(jù):該元件的線性尺寸/所傳播的電磁波波長當(dāng)L>λ,即電磁波波長較小時(shí)要用分布參數(shù)如：L=50Km工頻λ=V/f=3x108m/sx1/50=6000Km

λ=120L，需用集中參數(shù)來計(jì)算雷電沖擊λ=VT=3x108m/sx50x10-6s=15Km

λ=0.3L，需用分布參數(shù)來計(jì)算不同時(shí)刻線路各點(diǎn)的電壓與電流變化6000Km50Km15Km50Km集中參數(shù)和分布參數(shù)的區(qū)別劃分兩者的依據(jù):6000Km50Km51.波過程的物理概念電源向電容充電，在導(dǎo)線周圍建立起電場，靠近電源的電容立即充電，并向相鄰的電容放電由于電感作用，較遠(yuǎn)處電容要間隔一段時(shí)間才能充上一定的電荷，電壓波以某速度沿線路傳播隨著線路電容的充放電，將有電流流過導(dǎo)線的電感，在導(dǎo)線周圍建立起磁場。電流波以同樣速度沿x方向流動(dòng)1.波過程的物理概念電源向電容充電，在導(dǎo)線周圍建立起電場，6電壓波和電流波沿線路的流動(dòng)，實(shí)際上就是電磁波沿線路的傳播過程電壓波和電流波的關(guān)系電流波和電壓波沿導(dǎo)線的傳播過程實(shí)際上就是電磁能量傳播的過程

電壓波和電流波沿線路的流動(dòng)，實(shí)際上就是電磁波沿線路的傳播過程72.單根無損線波動(dòng)方程2.單根無損線波動(dòng)方程8采用運(yùn)算微積求解：拉氏變換采用運(yùn)算微積求解：拉氏變換9根據(jù)拉氏變換的延遲定理

變量置換波動(dòng)方程根據(jù)拉氏變換的延遲定理變量置換波動(dòng)方程10前行波和反行波電壓前行波以速度v向x方向運(yùn)動(dòng)電壓反行波以速度v向x反方向運(yùn)動(dòng)即：t=t1時(shí)，位置x1點(diǎn)的電壓為Ua

t=t時(shí),位置x點(diǎn)的電壓為UaUaUaUaUa前行波和反行波電壓前行波以速度v11電壓波和電流波的關(guān)系電壓波與電流波通過波阻抗Z相互聯(lián)系電壓波符號(hào)只與地電容電荷的符號(hào)有關(guān)電流波符號(hào)由電荷符號(hào)和運(yùn)動(dòng)方向決定電壓波和電流波的關(guān)系電壓波與電流波通過波阻抗Z相互聯(lián)系12波阻抗表示同一方向傳播的電壓波與電流波之間的比例大小不同方向的行波，Z前面有正負(fù)號(hào)Z只與單位長度的電感和電容有關(guān)，與線路長度無關(guān)既有前行波，又有反行波波在行進(jìn)過程中不改變波形及幅值單根無損線波過程特點(diǎn)

波阻抗表示同一方向傳播的電壓波與電流波之間的比例大小單根無133.波的折射和反射線路參數(shù)突然改變引起邊界條件：在節(jié)點(diǎn)A只有一個(gè)電壓和電流Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q當(dāng)Z1>Z2時(shí)，U1f<0,U2q<U1q3.波的折射和反射線路參數(shù)突然改變引起Z1Z212u1qA14Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q當(dāng)Z1<Z2時(shí)，U1f>0,U2q>U1qZ1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q當(dāng)Z1<15

線路末端開路電壓折射系數(shù)=2，電壓反射系數(shù)=1能量角度解釋：P2=0，全部能量反射回去，使線路上反射波到達(dá)的范圍，單位長度總能量等于入射波能量的2倍，反射波到達(dá)后線路電流為零，磁場能量也為零，全部能量都儲(chǔ)存在電場Z1u1q=EAu1f=EZ1i1q=E/Z1Ai1f=-E/Z1線路末端開路Z1u1q=EAu1f=EZ1i1q=E16

線路末端短路電壓折射系數(shù)=0，電壓反射系數(shù)=-1能量角度解釋：因?yàn)榫€路末端接地短路，入射波到達(dá)末段后，全部能量反射回去成為磁場能量，電流增加1倍Z1u1q=EAu1f=-EZ1i1q=E/Z1Ai1f=E/Z1線路末端短路Z1u1q=EAu1f=-EZ1i1q=17

線路末端接有負(fù)載電阻R=Z1電壓折射系數(shù)=1，電壓反射系數(shù)=0相當(dāng)于線路末端接于另一波阻抗相同的線路，波到達(dá)末端后無反射兩種情況的物理意義相同嗎？

Z1u1q=EAR=Z1Z1i1q=E/Z1AR=Z1線路末端接有負(fù)載電阻R=Z1Z1u1q=EAR=Z1184.集中參數(shù)等值電路（彼德遜法則）

適用范圍：入射波必須沿分布參數(shù)線路傳播而來，和節(jié)點(diǎn)相連的線路必須無窮長或反射波沒有到達(dá)計(jì)算點(diǎn)Z2Z1Z2u1q(t)Ai2u2u2q(t)Z1i2q2u1q(t)Z2U2q(p)Z1I2q(p)2U1q(p)4.集中參數(shù)等值電路（彼德遜法則）適用范圍：入射波必須沿19例題：某變電所母線上接有ｎ條線路，其中某一條線路落雷，電壓幅值為U0

的雷電流自該線路侵入變電所，求母線上的電壓。n-1n-1條出線u0zz母線２U0zzzz折射系數(shù)：例題：某變電所母線上接有ｎ條線路，其中某一條線路落雷，電壓幅205.

波經(jīng)過電容和電感Z2U2q(p)Z1I2q(p)2E/pZ1Z212u1q=EAC1/pCAZ1Z2u1q=EACu2qu1f5.波經(jīng)過電容和電感Z2U2q(p)Z1I2q(p)2E/21Z2U2q(p)Z1I2q(p)2E/pZ1Z212u1q=EALu2qu1fpLAZ1Z2u1q=EALZ2U2q(p)Z1I2q(p)2E/pZ1Z212u1q=22最大陡度發(fā)生在t=0時(shí)刻只要增加電容或電感就可以將限制侵入波的陡度在無窮長的直角波作用下，電容和電感對(duì)最終的穩(wěn)態(tài)值沒有影響，因?yàn)橹绷麟妷鹤饔孟?，電容相?dāng)于開路、電感相當(dāng)于短路

最大陡度發(fā)生在t=0時(shí)刻236.

波的多次折反射6.波的多次折反射24線路上的波過程ppt課件25線路上的波過程ppt課件267.波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播靜電方程7.波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播靜電方程27考慮到為第k根導(dǎo)線中的電流

考慮到為第k根導(dǎo)線中的電流28平行多導(dǎo)線的耦合系數(shù)導(dǎo)線1對(duì)導(dǎo)線2的耦合系數(shù)<1平行多導(dǎo)線的耦合系數(shù)導(dǎo)線1對(duì)導(dǎo)線2的耦合系數(shù)<129平行多導(dǎo)線的耦合系數(shù)隨導(dǎo)線之間距離的減小而增大，兩根導(dǎo)線越靠近，其耦合系數(shù)越大耦合系數(shù)是輸電線路防雷計(jì)算的一個(gè)重要參數(shù)由于耦合作用，當(dāng)導(dǎo)線1上有電壓波作用時(shí)，導(dǎo)線1、2之間的電位差不再等于E，而是比E小導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)越大，其電位差越小，這對(duì)線路防雷是有利的

平行多導(dǎo)線的耦合系數(shù)隨導(dǎo)線之間距離的減小而增大，兩根導(dǎo)線越靠308、沖擊電暈對(duì)波過程的影響造成行波衰減和變形的因素：導(dǎo)線與大地之間的漏導(dǎo)和導(dǎo)線電阻使行波消耗一部分能量線路參數(shù)隨頻率而變得特性過電壓的作用，導(dǎo)線上出現(xiàn)沖擊電暈－主要原因

8、沖擊電暈對(duì)波過程的影響造成行波衰減和變形的因素：31沖擊電暈對(duì)耦合系數(shù)的影響

沖擊電暈使導(dǎo)線有效半徑增大，使導(dǎo)線間耦合系數(shù)增大k0

－幾何耦合系數(shù)k1

－電暈效應(yīng)耦合系數(shù)沖擊電暈對(duì)耦合系數(shù)的影響沖擊電暈使導(dǎo)線有效半徑增大，使導(dǎo)線32沖擊電暈對(duì)波阻和波速的影響沖擊電暈使導(dǎo)線對(duì)