高電壓技術(shù)--6線路和繞組中的波過(guò)程

1、第三篇第三篇 電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合線路和繞組中的波過(guò)程線路和繞組中的波過(guò)程雷電及防雷保護(hù)裝置雷電及防雷保護(hù)裝置電力系統(tǒng)防雷保護(hù)電力系統(tǒng)防雷保護(hù)電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合第第6 6章章 線路和繞組中的波過(guò)程線路和繞組中的波過(guò)程主要內(nèi)容主要內(nèi)容：?jiǎn)螌?dǎo)線波過(guò)程單導(dǎo)線波過(guò)程波的折射與反射波的折射與反射多導(dǎo)線系統(tǒng)的波過(guò)程多導(dǎo)線系統(tǒng)的波過(guò)程波在傳播過(guò)程中的衰減與畸變波在傳播過(guò)程中的衰減與畸變繞組中的波過(guò)程繞組中的波過(guò)程行波的概念行波的概念線路波過(guò)程的物理圖景線路波過(guò)程的物理圖景波的折、反波的折、反射傳播規(guī)律射傳播規(guī)律駐波的概念駐波的概念

2、繞組（變壓器、發(fā)電機(jī)）中的波過(guò)程繞組（變壓器、發(fā)電機(jī)）中的波過(guò)程第第1 1節(jié)節(jié) 單導(dǎo)線波過(guò)程單導(dǎo)線波過(guò)程均勻無(wú)損長(zhǎng)線均勻無(wú)損長(zhǎng)線波過(guò)程的物理概念波過(guò)程的物理概念波動(dòng)方程及其解波動(dòng)方程及其解一、均勻無(wú)損長(zhǎng)線一、均勻無(wú)損長(zhǎng)線L：磁場(chǎng)效應(yīng)：磁場(chǎng)效應(yīng)L0dxC：電場(chǎng)效應(yīng)：電場(chǎng)效應(yīng)C0dxR：導(dǎo)線電阻：導(dǎo)線電阻R0dxG：絕緣子泄漏電流和電暈損害：絕緣子泄漏電流和電暈損害電磁波傳輸出現(xiàn)衰電磁波傳輸出現(xiàn)衰減和變形減和變形G0dxL0、C0、R0、G0：均勻分布：均勻分布RZZ1 1時(shí)時(shí)波的折射和反射波的折射和反射導(dǎo)線導(dǎo)線1前行電壓波、電流波：前行電壓波、電流波：導(dǎo)線導(dǎo)線2前行電壓波、電流波：前行電壓波、電

3、流波：導(dǎo)線導(dǎo)線1反行電壓波、電流波：反行電壓波、電流波：112211iuiuiu 、在連接點(diǎn)在連接點(diǎn)A處只能有一個(gè)電壓值和電流值，因此：處只能有一個(gè)電壓值和電流值，因此： 211211iiiuuu111Zui111Zui 222Zui代入得：代入得： 11211211121222uuZZZZuuuZZZu：電壓折射系數(shù)：電壓折射系數(shù) 0 2：電壓反射系數(shù)：電壓反射系數(shù) -1112Z12111uuu 111111iZuZui 電流反射波電流反射波電壓反射波電壓反射波1.1.線路末端開路線路末端開路 在線路末端，電壓波在線路末端，電壓波出現(xiàn)正的全反射，電壓加出現(xiàn)正的全反射，電壓加倍；電流出現(xiàn)負(fù)的全

4、反射，倍；電流出現(xiàn)負(fù)的全反射，電流變?yōu)榱?；磁?chǎng)能全部電流變?yōu)榱悖淮艌?chǎng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能。轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能。線路線路2 2電壓電壓1222uuu2.2.線路末端接地線路末端接地 11222 0 100uuuuZ電壓反射波電壓反射波末端電壓末端電壓 電流加倍電流加倍導(dǎo)線總電流導(dǎo)線總電流電流反射波電流反射波111112 iiiiiZuZui11111 從能量角度看，線路末端短路接地時(shí)電流加倍，從能量角度看，線路末端短路接地時(shí)電流加倍，電壓變零，是由于全部能量都轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的原因。電壓變零，是由于全部能量都轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的原因。3.3.線路末端有負(fù)載線路末端有負(fù)載 線路末端接有負(fù)載線路末端接有負(fù)載R=Z1（

5、Z2=R） 0 0 01111iuZR無(wú)電流反射波無(wú)電流反射波無(wú)電壓反射波無(wú)電壓反射波 入射波能量全部消耗在電阻入射波能量全部消耗在電阻R R上。上。 在高壓測(cè)試中，常在電纜末端接匹配電阻以消除在高壓測(cè)試中，常在電纜末端接匹配電阻以消除該處折射、反射所引起的測(cè)量誤差。該處折射、反射所引起的測(cè)量誤差。二、計(jì)算折射波的等值電路（彼德遜法則）二、計(jì)算折射波的等值電路（彼德遜法則）21211212222ZZZuuZZZu把沿線傳來(lái)的電壓波加倍作為等值電壓源。把沿線傳來(lái)的電壓波加倍作為等值電壓源。線路波阻抗線路波阻抗Z Z1 1用數(shù)值相等的電阻來(lái)代替作為等值電壓源內(nèi)用數(shù)值相等的電阻來(lái)代替作為等值電壓源內(nèi)

6、阻。阻。Z Z2 2為負(fù)載，負(fù)載可以是波阻抗（同為負(fù)載，負(fù)載可以是波阻抗（同Z Z1 1），也可以是電阻、），也可以是電阻、電感、電容等集中參數(shù)。電感、電容等集中參數(shù)。最后求最后求A A點(diǎn)電壓，即電壓折射波。點(diǎn)電壓，即電壓折射波。彼德遜法則適用條件：彼德遜法則適用條件：行波沿分布參數(shù)的線路傳來(lái)，行波才加倍；行波沿分布參數(shù)的線路傳來(lái)，行波才加倍；線路線路Z Z2 2中沒有反行波，或者中沒有反行波，或者Z Z2 2中的反行波尚未達(dá)到中的反行波尚未達(dá)到A A點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)處僅出現(xiàn)一次折射和反射。點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)處僅出現(xiàn)一次折射和反射。例：某變電所的母線上有例：某變電所的母線上有n條線路，其波阻抗均為條線路，其

7、波阻抗均為Z。當(dāng)其。當(dāng)其中一條線路遭受雷擊時(shí)，即有一條過(guò)電壓波沿該線進(jìn)入變中一條線路遭受雷擊時(shí)，即有一條過(guò)電壓波沿該線進(jìn)入變電所，求此時(shí)母線電壓電所，求此時(shí)母線電壓uA。解：由接線示意圖和等值電路圖，可求得：解：由接線示意圖和等值電路圖，可求得：)(2) 1/() 1/()(2)(tunnZZnZtutuA請(qǐng)問，何時(shí)母線電壓最高，何時(shí)母線電壓最低？請(qǐng)問，何時(shí)母線電壓最高，何時(shí)母線電壓最低？三、用圖解法求節(jié)點(diǎn)電壓三、用圖解法求節(jié)點(diǎn)電壓 如果在節(jié)點(diǎn)上接有電容、電感和非線性電阻，而入如果在節(jié)點(diǎn)上接有電容、電感和非線性電阻，而入射波為任意形狀時(shí)，同樣先構(gòu)造計(jì)算折射波的等值電路，射波為任意形狀時(shí)，同樣先

8、構(gòu)造計(jì)算折射波的等值電路，然后用圖解法求解（彼德遜法則）。然后用圖解法求解（彼德遜法則）。1.1.任意波作用于線路末端接有非線性電阻的情況任意波作用于線路末端接有非線性電阻的情況)()(21ifuZiutuRR uR(t)（折射波）的繪制：（折射波）的繪制：abcd uR(t)曲線與曲線與u1(t)曲線之差就是反射波曲線。曲線之差就是反射波曲線。 適用于節(jié)點(diǎn)上安裝有適用于節(jié)點(diǎn)上安裝有電感、電容、非線性電阻。電感、電容、非線性電阻。2.2.任意波作用于線路末端接有閥式避雷器的情況任意波作用于線路末端接有閥式避雷器的情況閥式避雷器是由保護(hù)間隙和非線性電阻串聯(lián)而成。閥式避雷器是由保護(hù)間隙和非線性電阻串聯(lián)而成。在間隙放電前應(yīng)按線路末端開路考慮，即由在間隙放電前應(yīng)按線路末端開路考慮，即由2u1(t)曲線決曲線決定。定。在間隙放電后，應(yīng)按作圖法求出在間隙放電后，應(yīng)按作圖法求出uR(t)。線路末端接與不接避雷器大不一樣，接有避雷器后，電壓線路末端接與不接避雷器大不一樣，接有避雷器后，電壓可以限制的較低?？梢韵拗频妮^低。四、波的多次折射、反射四、波的多次折射、反射網(wǎng)