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、電機等電力設(shè)備上的傳播過程。2.波過程的特點電壓、電流不但是時間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，以電磁波的形式儲存在周圍介質(zhì)中；B、導(dǎo)線上既有前行波又有反行波時，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)線的波動方程：（4）行波計算的基本方程：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.線路末端開路此時有：末端開路時，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.線路末端短路此時有：末端接地時，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.彼德遜法則要計算分布參數(shù)線路上節(jié)點的電壓可用集中參數(shù)等值電路計算：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：它有二個部分組成：一部分是與時間無關(guān)的強制分量；另一部分為隨時間而衰減的自由分量

當(dāng)t=0時

時通過電感后折射波的陡度：最大陡度出現(xiàn)在t=0時：最大空間陡度：折射波電壓、電流隨時間變化在A點反射波電壓和電流因為可得當(dāng)t=0此時波到達(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→∞此時時間很長以后，達(dá)到穩(wěn)定值反射波電流t=0t→∞反射波電壓、電流隨時間變化2.通過并聯(lián)電容回路方程解得：當(dāng)t=0時：時：經(jīng)過并聯(lián)電容時，折射波的陡度：最大陡度出現(xiàn)在t=0時：最大空間陡度：折射波電壓、電流隨時間變化反射波電壓、電流當(dāng)t=0時當(dāng)t→∞時反射波電壓、電流隨時間變化4.4.行波的多次折、反射1.用網(wǎng)格法計算波的折、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)電暈比較強烈時，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