高电压7.1.ppt

第三篇 过电压防护与绝缘配合 本篇主要内容 本篇首先介绍过电压及其防护问题的基础－波过程理论。 然后探讨雷电过电压的产生机理、影响因素、防护措施等。 最后探讨电力系统绝缘配合问题。 I 过电压的概念与分类 过电压：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。 过电压分类： I I 绝缘配合问题 根据设备在系统中可能承受的过电压，并考虑保护装置和设备绝缘的特性来确定耐压强度，以最少的经济成本把各种过电压所引起的绝缘损坏概率降低到可以接受的水平； 在技术上处理好各种过电压，各种限压措施和设备绝缘耐受能力三种之间的配合关系 在经济上协调投资费、维护费和事故损失费三者之间的关系 第7章 输电线路和绕组中的波过程 导线单位长度所具有的磁场能量 恒等于电场能量 ，这就是电磁场传播过程的基本规律； 这也是说：电压波和电流波沿导线传播的过程就是电磁能量的传播过程； 导线单位长度的总能量为 或 电压波的符号只取决于导线对地电容所充电荷的符号，与电荷的运动方向无关 电流波的符号不仅与相应电荷符号有关，而且也与电荷运动方向有关 一般取正电荷沿x正方向运动形成的波为正电流波 必须注意： 无损单导线波过程的基本规律由下面四个方程决定： 7-1为什么需要用波动过程研究电力系统中过电压？p175 在电力系统正常工作下，输电线路、母线、电缆以及变压器和电机的绕组等元件，由于气尺寸源小于50Hz交流电的波长，故可以按集中参数元件处理。 在过电压作用下，由于电压的等效频率很高，其波长小于或与系统元件长度相当，此时就必须按分布参数元件处理。 本章将重点介绍如何利用波的概念来研究分布参数回路的过渡过程，从而得出导线在冲击电压作用下电流电压的变化规律，以便确定过电压的最大值。 7-2 试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点？ 答：分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻虽然有相同的量纲，但物理意义上有着本质的不同： （1）波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大小；电磁被通过波阻抗为Z的无损线路时，其能量以电磁能的形式储存于周围介质中．而不像通过电阻那样被消耗掉。 （2）为了区别不同方向的行波，Z的前面应有正负号。 （3）如果导线上有前行波，又有反行波，两波相遇时，总电压和总电流的比值不再等于波阻抗，即 （4）波阻抗的数值Z只与导线单位长度的电感L0和电容C0有关，与线路长度无关。 7.1.4 前行波和反行波 波动方程解的物理意义：设任意电压波沿着线路x传播，假定t＝t1时线路上任意位置x1点的电压值为ua，当时间t=t2时刻时(t2＞t1)，电压值为ua的点到达x2．则应满足 即 图7-3 行波运动 v 恒大于0，且由于(t2＞t1)，则 ，可见 ： 线路中传播的任意波形的电压和电流传播的前行波和反方向传播的反行波，两个方向传播的波在线路中相遇时电压波与电流波的值符合算术叠加定理。 表示沿x反方向行进的电压波，反行波。 表示以速度v沿x的正方向移动的电压波，前行波； 如何理解 电压波和电流波的关系： Z表示线路中同方向传播的电流波与电压波的数值关系； 前行电压波和前行电流波极性相同， 反行电压波和反行电流波极性相反 不同极性的行波向不同的方向传播，需规定一定的正方向。 习惯规定行波电流正方向：沿x正方向运动的正电荷相应的电流波为正方向。 在规定正方向的前提下，前行波与反行波总是同号，而反行电压波与电流波总是异号 电压和电流沿x的正方向传播 电压和电流沿x的负方向传播 分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻虽然有相同的量纲，但在物理意义上有着本质的不同： 为了区别不同方向的行波，Z的前面有正负号； 如果线路上有前行波，又有反行波，导线上的总电压和总电流的比值不再等于波阻抗，即 无 有关 有 仅与L0、C0有关 波阻抗 有 无关 无 与尺寸、材料有关 同 同 电阻 耗能 与介质关系 方向性 大小 型式 量纲 电阻与波阻抗的关系 从这四个基本方程出发，加上初始条件和边界条件,就可以算出导线上的电压和电流。 物理意义：导线上任何一点的电压或电流，等于通过该点 的前行波与反行波之和；前行波电压与电流之比等于 +Z；反 行波电压与电流之比等于 -Z。 例1 沿高度 h 为 10m，导线半径为 10mm 的单根架空线有一幅值为 700kV 过电压波运动，试求电流波的幅值。 解：导线的波阻抗 Z 为： 电流波幅值为： Ω KA 例2 在上例中，如还有一幅值为 500kV 的过电压波反向运动，试求此两波叠加范围内导线的电压和电流。 解：反行波电流幅值为： 两波叠