高電壓技術(shù)：7 線路和繞組中的波過程-3

1、7.3 行波通過串聯(lián)電感和旁路電容在電網(wǎng)中，常用到改善功率因數(shù)的并聯(lián)電容器和限制短路電流的串聯(lián)電抗器，由于并聯(lián)電容和串聯(lián)電感的存在，將使線路上傳播的行波發(fā)生幅值和波形的改變。7.3.1直角波通過串聯(lián)電感當(dāng)一無窮長直角波u1f自具有波阻抗Z1的導(dǎo)線，經(jīng)電感過渡至具有波阻抗Z2的導(dǎo)線時的情況：折射其解：則：可見經(jīng)過電感后，電壓波不再是直角波，波頭被拉長，其穩(wěn)態(tài)值與未串聯(lián)電感時的一樣。電流波也是這樣。電感的引入只是將電壓、電流的波頭拉長，而不改變其穩(wěn)態(tài)值。反射沿Z1返回的反射波：從上述公式可知：當(dāng)t0時：相當(dāng)于開路，這是由于電感中的電流不能突變的緣故，當(dāng)波達(dá)到電感時，電感相當(dāng)于開路，全部磁場能轉(zhuǎn)換為

2、電場能，使電壓升高一倍，然后按指數(shù)規(guī)律變化。當(dāng)t時：當(dāng)在無窮長直角波作用下，當(dāng)t時，電感在直流電壓下，只表現(xiàn)為電阻，電感相當(dāng)于短路，已不起作用，折、反射只與Z1、Z2有關(guān)，與電感無關(guān)了。因此達(dá)到Z1、Z2串聯(lián)的穩(wěn)態(tài)值。折射折射時，波經(jīng)過電感后：（1）波頭被拉長，不再是直角波；（2）穩(wěn)態(tài)值與未加電感時一樣。電感的引入只是將電壓、電流波的波頭拉長，降低其陡度，而不改變其穩(wěn)態(tài)值。折射到Z2上的電壓波的最大陡度為：最大空間陡度：可見：降低Z2前行波u2f陡度的有效措施是增加電感L，電感愈大，陡度愈小。在電力系統(tǒng)中，有時采用電感來限制來波陡度。7.3.2直角波旁路并聯(lián)電容設(shè)一無限長直角波u1f從Z1導(dǎo)線

3、旁路并聯(lián)電容C，進(jìn)入到Z2線路。建立如下方程：可得：（回路時間常數(shù)）i2f、u2f由零值按指數(shù)規(guī)律漸趨穩(wěn)態(tài)值，波頭變緩，其穩(wěn)態(tài)值只與Z1、Z2有關(guān)，與電容C無關(guān)。說明在直角波作用下，經(jīng)過一定時間充電完成后，相當(dāng)于開路，對于導(dǎo)線Z1與導(dǎo)線Z2之間波的傳播過程不再起任何作用。由于：可求在Z1導(dǎo)線上的反射波：當(dāng)t0時：相當(dāng)于Z1末端短路，這是由于電容電壓不能突變，波在到達(dá)結(jié)點(diǎn)A的瞬間，全部電場能轉(zhuǎn)換為磁場能（短路）。折射到Z2導(dǎo)線上電壓波的最大陡度為：最大空間陡度：一般為了降低行波的陡度，一般采用旁路電容比采用串聯(lián)電感更經(jīng)濟(jì)。結(jié)論串聯(lián)電感和并聯(lián)電容只會影響折射波的陡度，而不影響其穩(wěn)定值。折射波（指數(shù)波）的最大陡度為：串聯(lián)電感：旁路電容：均發(fā)生在t0時刻（即剛?cè)肷涞絃或C的時刻）增加L（或C）的值，可以減小u2f的陡度。由于并旁路電容的折射電壓波的最大空間陡度與Z2無關(guān)，一般選用旁路電容來削弱波前陡度。在t0時刻，串聯(lián)電感使結(jié)點(diǎn)處電壓上升一倍，旁路電容使折射波的起始電壓為零。例：有一幅值100kV的直角波沿波阻抗為50的電纜入侵波阻抗為800的發(fā)電機(jī)，設(shè)發(fā)電機(jī)每匝長度3m，匝間絕緣耐壓600V，繞組中波的傳播速度為610 m/s。求用并聯(lián)電容或串聯(lián)電感保護(hù)時的數(shù)值。7解：發(fā)電機(jī)所能承受的侵入波陡度為：若并聯(lián)電容，則：若