高電壓技術線路上的波過程

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雷過電壓工頻穩(wěn)態(tài)過電壓電容效應非對稱接地故障甩負荷時系統(tǒng)由感性變成容性負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機等甩負荷時勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)引起的機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)電機不對稱短路或負荷嚴重不平衡引起諧振由串聯(lián)補償線路中的鐵磁諧振和異步電機的自勵磁斷路器非全相拒動引起諧振限制措施：無間隙避雷器；同步斷路器；可控電抗器；靜止和動態(tài)補償器第一頁，共三十二頁。線路上的波過程第二頁，共三十二頁。主要內(nèi)容1、波過程的物理概念2、波動方程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、波在平行多導線系統(tǒng)中的傳播（耦合系數(shù)）8、沖擊電暈對波過程的影響第三頁，共三十二頁。集中參數(shù)和分布參數(shù)的區(qū)別劃分兩者的依據(jù):當該元件的線性尺寸L》所傳播的電磁波波長λ時,即電磁波波長較小時要用分布參數(shù)如：L=50Km工頻λ=V/f=3x108m/sx1/50=6000Km

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

λ=0.3L，需用分布參數(shù)來計算不同時刻線路各點的電壓與電流變化6000Km50Km15Km50Km第四頁，共三十二頁。1.波過程的物理概念電源向電容充電，在導線周圍建立起電場，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，較遠處電容要間隔一段時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，將有電流流過導線的電感，在導線周圍建立起磁場。電流波以同樣速度沿x方向流動第五頁，共三十二頁。電壓波和電流波沿線路的流動，實際上就是電磁波沿線路的傳播過程電壓波和電流波的關系電流波和電壓波沿導線的傳播過程實際上就是電磁能量傳播的過程

第六頁，共三十二頁。2.單根無損線波動方程第七頁，共三十二頁。采用運算微積求解：拉氏變換第八頁，共三十二頁。根據(jù)拉氏變換的延遲定理

變量置換波動方程第九頁，共三十二頁。前行波和反行波電壓前行波以速度v向x方向運動電壓反行波以速度v向x反方向運動即：t=t1時，位置x1點的電壓為Ua

t=t時,位置x點的電壓為UaUaUaUaUa第十頁，共三十二頁。Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2qZ1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q第十一頁，共三十二頁。電壓波和電流波的關系電壓波與電流波通過波阻抗Z相互聯(lián)系電壓波符號只與地電容電荷的符號有關電流波符號由電荷符號和運動方向決定第十二頁，共三十二頁。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前面有正負號Z只與單位長度的電感和電容有關，與線路長度無關既有前行波，又有反行波波在行進過程中不改變波形及幅值單根無損線波過程特點

第十三頁，共三十二頁。3.

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A只有一個電壓和電流Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q當Z1>Z2時，U1f<0,U2q<U1q電壓折射系數(shù)αU電壓反射系數(shù)βU第十四頁，共三十二頁。Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q當Z1<Z2時，U1f>0,U2q>U1q第十五頁，共三十二頁。

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，反射波到達后線路電壓為2倍的入射波，電流為零，磁場能量也為零，全部能量都儲存在電場Z1u1q=EAu1f=EZ1i1q=E/Z1Ai1f=-E/Z1U1q=EA第十六頁，共三十二頁。

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：因為線路末端接地短路，入射波到達末段后，全部能量反射回去成為磁場能量，電壓為0，電流增加1倍

Z1u1q=EAu1f=-EZ1i1q=E/Z1Ai1f=E/Z1U1q=EA第十七頁，共三十二頁。

線路末端接有負載電阻R=Z1

電壓折射系數(shù)=1，電壓反射系數(shù)=0相當于線路末端接于另一波阻抗相同的線路，波到達末端后無反射

接有載電阻和另一波阻抗相同的線路兩種情況的物理意義相同嗎？

AZ1u1q=EAR=Z1Z1i1q=E/Z1R=Z1Z1u1q=EAR=Z1第十八頁，共三十二頁。ABUqUqUfatatatatatatatUq=atUf=a(t-2τ)τ=L/vL斜角波傳播過程第十九頁，共三十二頁。4.集中參數(shù)等值電路（彼德遜法則）

適用范圍：入射波必須沿分布參數(shù)線路傳播而來，和節(jié)點相連的線路必須無窮長或反射波沒有到達計算點Z2Z1Z2u1q(t)Ai2u2u2q(t)Z1i2q2u1q(t)Z2U2q(p)Z1I2q(p)2U1q(p)第二十頁，共三十二頁。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)：第二十一頁，共三十二頁。5.

波經(jīng)過電容和電感Z1Z212u1q=EACZ2U2q(p)Z1I2q(p)2E/p1/pCAZ1Z2u1q=EACu2qu1f波經(jīng)過電容第二十二頁，共三十二頁。Z2U2q(p)Z1I2q(p)2E/pZ1Z212u1q=EALu2qu1fpLAZ1Z2u1q=EAL波經(jīng)過電感第二十三頁，共三十二頁。最大陡度發(fā)生在t=0時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，電容和電感對最終的穩(wěn)態(tài)值沒有影響，因為直流電壓作用下，電容相當于開路、電感相當于短路

第二十四頁，共三十二頁。6.

波的多次折反射第二十五頁，共三十二頁。第二十六頁，共三十二頁。第二十七頁，共三十二頁。7.波在平行多導線系統(tǒng)中的傳播靜電方程第二十八頁，共三十二頁。考慮到為第k根導線中的電流

第二十九頁，共三十二頁。平行多導線的耦合系數(shù)導線1對導線2的耦合系數(shù)<1第三十頁，共三十二頁。平行多導線的耦合系數(shù)隨導線之間距離的減小而增大，兩根導線越靠近，其耦合系數(shù)越大耦合系數(shù)是輸電線路防雷計算的一個重要參數(shù)由于耦合作用，當導線1上有電壓波作用時，導線1、2