高电压工程6(波过程)2浅析.ppt

例题1：沿高度10m，半径为10mm的单根架空线有一个幅值700kV的过电压波运动，求电流波的幅值。 解题：导线的波阻抗为： 电流波幅值为： 例题2：如还有一个幅值为500kV的过电压波反向运动，求两波叠加范围内导线上的电压和电流 反行波电流 导线电压： 导线电流： I=1.56－1.11=0.45kA —电容相当于短路 —电容的作用完全消失 3. 串联电感、并联电容对波过程的影响 波前被拉平，波前陡度减小，L 或C 越大，陡度越小； 在无限长直角波作用下，L、C对电压的稳态值没有影响； 各自的适用场合 例：一幅值为100kV的无限长直角波沿波阻抗为50Ω的电缆侵入发电机绕组（其波阻抗为800Ω ），绕组每匝长度为3m，其匝间绝缘耐压为600V，波在电机绕组内的传播速度v为6× 107m/s。试求为保护发电机匝间绝缘所需串联电感或并联电容的数值。 解：电机绕组所允许承受的入侵波的最大陡度为： 用串联电感时： 用并联电容时： 0.33μ F的电容器比13.3mH的电感线圈成本低得多，所以一般都采用并联电容器 §7.3 行波的多次折、反射 A B 令 A B 行波网格图 第一次折射 第二次折射 第三次折射 第四次折射 节点B在不同时刻的电压： 当 时， 当 时， 当 时， 当 时， 当发生第n次折射后，即 时， 当 时，即 时， , 节点B上稳态电压幅值： A B 或 A B 或 和 和 在无限长直角波作用下，经多次折反射，最后达到稳态值和中间线路的存在与否无关。 §7.4 波在有损线路上的传播 一. 引起波能量损耗的因素： 导线电阻 大地电阻 绝缘的泄漏电导与介质损耗 极高频和陡波下的辐射损耗 冲击电晕 上述损耗因素将使行波发生下列变化： 波幅降低、波前陡度减小、波长增大、波形凹凸不平处变得比较圆润、电压波与电流波的波形不再相同 二. 冲击电晕的影响 导线波阻抗减小 一般线路的波阻抗可减小20％～30％ 波速减小 当电晕比较强烈时，架空线上的波速可降低至0.75倍光速 线间耦合系数增大 k0-几何耦合系数；k1-电晕校正系数 引起波的衰减与变形 * * Chapter 7. 线路和绕组中的波过程 1. 波过程的定义 在本课程中指电压波（或电流波）在输电线路、电缆、 变压器、电机等电力设备上的传播过程 2. 波过程的特点 电压、电流不但是时间t的函数，而且也是空间位置x 的函数， 需要用分布参数电路来分析。 3. 分布参数电路的应用范围 主要有两大类：长线路和高频电压（如雷电冲击电压波） 200km 6000km (20ms) 1500km (5ms) 冲击波 空气中波的传播速度为光速 220kV线路的平均 长度为200~250km 冲击波波前在线路上的分布长度只有360m 波沿均匀无损单导线传播示意图 t=0 t=0 §7.1波沿均匀无损单导线的传播 均匀无损单导线系统： 线路各点电气参数完全一样； 线路无能量损耗（R0=0，G0=0） 单元等值电路： dt时间内行波向前传播dx距离，导线获得的电荷： (1) 充电电流 磁通的增加量 (2) （1）× (2) （2）÷ (1) 波速 波阻抗 由电磁场理论可知： ∴ 对架空线： 对油纸绝缘电缆： 即：导线单位长度所具有的磁场能量等于电场能量 导线单位长度所具有的总能量等于 或 一般架空线Z≈300~500Ω， 电缆线路Z≈10~50Ω 比较波阻抗Z和R： 波阻抗是一个比例常数，其数值只与导线单位长度的电感和电容有关，与线路长度无关；而线路的电阻与线路长度成正比； 波阻抗是储能元件，它从电源吸收能量，以电磁波的形式沿导线向前传播，能量以电磁能的形式储存在导线周围的介质中；电阻是耗能元件，它从电源吸收的能量转换成热能而散失。 二者量纲相同，并且都和电源频率或 波形无关，可见波阻抗是阻性的； 均匀无损单导线的波动方程： —前行电压波（入射波） —反行电压波（反射波） —前行电流波 —反行电流波 注意： 行波计算的基本方程： §7.2 行波的折射和反射 一.折射波和反射波的计算 A 波未到达节点A时，线路1上有： 波到达节点A后，线路1上有： 线路2上有： ∵ 节点A上电压、电流 的连续性 ∴