高电压技术9、线路上的波过程.ppt

第二篇：电力系统过电压及保护 线路上的波过程 主要内容 1、波过程的物理概念 2、波动方程 3、行波的折射和反射 4、彼德逊法则（集中参数等值电路） 5、波经过电容和电感 6、波的多次折反射 7、波在平行多导线系统中的传播（耦合系数） 8、冲击电晕对波过程的影响 集中参数和分布参数的区别 划分两者的依据: 当该元件的线性尺寸L 》所传播的电磁波波长λ时, 即电磁波波长较小时要用分布参数 如：L=50Km 工频λ=V/f=3 x 108m/s x 1/50=6000Km λ=120L，需用集中参数来计算 雷电冲击λ=VT=3 x 108m/s x 50 x 10-6s=15Km λ=0.3L，需用分布参数来计算不同时刻线路各 点的电压与电流变化 1. 波过程的物理概念 电源向电容充电，在导线周围建立起电场，靠近电源的电容立即充电，并向相邻的电容放电 由于电感作用，较远处电容要间隔一段时间才能充上一定的电荷，电压波以某速度沿线路传播 随着线路电容的充放电，将有电流流过导线的电感，在导线周围建立起磁场。电流波以同样速度沿x方向流动 电压波和电流波沿线路的流动，实际上就是电磁波沿线路的传播过程 电压波和电流波的关系 电流波和电压波沿导线的传播过程实际上就是电磁能量传播的过程 2.单根无损线波动方程 采用运算微积求解：拉氏变换 根据拉氏变换的延迟定理 前行波和反行波 电压波和电流波的关系 电压波与电流波通过波阻抗 Z 相互联系 电压波符号只与地电容电荷的符号有关 电流波符号由电荷符号和运动方向决定 单根无损线波过程特点 波阻抗表示同一方向传播的电压波与电流波之间的比例大小 反射电压波与电流波，Z前面有负号 Z只与单位长度的电感和电容有关，与线路长度无关 既有前行波，又有反行波 波在行进过程中不改变波形及幅值 3. 波的折射和反射 线路参数突然改变引起 边界条件：在节点A只有一个电压和电流 线路末端开路 电压折射系数=2，电压反射系数 =1 能量角度解释：P2=0，全部能量反射回去，使线路上反射波到达的范围，单位长度总能量等于入射波能量的2倍，反射波到达后线路电压为2倍的入射波，电流为零，磁场能量也为零，全部能量都储存在电场 线路末端短路 电压折射系数=0，电压反射系数 =-1 能量角度解释：因为线路末端接地短路，入射波到达末段后，全部能量反射回去成为磁场能量，电压为0，电流增加1倍 线路末端接有负载电阻R=Z1 电压折射系数=1，电压反射系数 =0 相当于线路末端接于另一波阻抗相同的线路，波到达末端后无反射 接有载电阻和另一波阻抗相同的线路两种情况的物理意义相同吗？ 例题：某变电所母线上接有ｎ条线路，其中某一条线路落雷，电压幅值为U0 的雷电流自该线路侵入变电所，求母线上的电压。 8、冲击电晕对波过程的影响 造成行波衰减和变形的因素： 导线与大地之间的漏导和导线电阻使行波消耗一部分能量 线路参数随频率而变得特性 过电压的作用，导线上出现冲击电晕－主要原因　　　 冲击电晕对耦合系数的影响 　冲击电晕使导线有效半径增大，使导线间耦合系数增大 k0 － 几何耦合系数 k1 － 电晕效应耦合系数 冲击电晕对波阻和波速的影响 冲击电晕使导线对地电容增大、电感不变 　　 导线波阻可下降20%~30% 波速可减到光速的0.75倍 冲击电晕造成波的衰减和变形 　冲击波的电压超过电晕起始电压的各点的电晕程度不同，造成各点的波阻和波速不同，使得冲击波各点以不同的速度向前运动，波头被拉长、陡度变缓。 考虑到 为第k根导线中的电流 平行多导线的耦合系数 导线1对导线2的耦合系数1 平行多导线的耦合系数 随导线之间距离的减小而增大，两根导线越靠近，其耦合系数越大 耦合系数是输电线路防雷计算的一个重要参数 由于耦合作用，当导线1上有电压波作用时，导线1、3的电位差不再等于E，而是比E小 导线之间的耦合系数越大，其电位差越小，这对线路防雷是有利的 * * * 电力系统 过电压 大气过电压 （雷击过电压） 内部 过电压 直击雷过电压 感应雷过电压 工频稳态 过电压 电容效应 非对称接地故障 甩负荷时系统由感性变成容性负荷 工频过电压 工频暂态 过电压 操作过电压 操作电容器组过电压 操作空载线路过电压 解列过电压 操作电感负荷过电压：弧光接地过电压 空载变压器 电抗器 电弧炉变压器组 电动机等 甩负荷时励磁调节系统引起的机电过程 谐振过电压 铁磁谐振过电压 参数谐振过电压 水轮发电机不对称短路或负荷严重不平衡引起谐振 由串联补偿线路中的铁磁谐振和异步电机的自励磁 断路器非全相