电力系统过电压-线路和绕组中的波过程.ppt

第2章 线路和绕组中的波过程 波过程 分布参数电路及其特点：u、i是t、x的函数 节点2电压u2为 折、反射过程分析： 时间轴 空间轴 若把不同时刻出现的折射电压叠加起来， 表明在无穷长直角波作用下，当n→∞时，线段2充满了电磁能量，已不再起作用。或者说，线段2的存在，对节点2电压的最终幅值是没有影响的。 当 时， 波阻抗Z1、Z2和Z3的相对数值对u2波形的影响： (1)Z1、Z3 ＞Z2时，β21、 β230，见图，逐次叠加； Z1、Z3 ＞ ＞ Z2，等效并联电容 (2)Z1、Z3 Z2时，β21、 β230，见图，逐次叠加； Z1、Z3 Z2，等效串联电感 3linez1z3z2 3linez2z1z3 (3)Z1 Z2 Z3 时，β210， β230，见图，振荡波，u(t)稳态值大于入射波U0 (4)Z1 Z2 Z3 时，β210、 β230，见图，振荡波， u(t)稳态值小于入射波U0 3linez1z2z3 3linez3z2z1 2. 5 行波在无损平行多导线系统中的传播 αkk、αkj为自电位系数与互电位系数，它们的值决定于导线的几何尺寸和布置： 引入波速概念 zkk、zkj为自波阻抗与互波阻抗系数： (8-37) c为电磁波速度 ≈ 若导线上既有前行波，又有反行波， n根导线可列出n个方程组，根据边界条件可以分析无损平行多导线系统中的波过程。但多导线之间存在着电磁耦合，需借助于相模变换进行求解。 例2-5 有一两导线系统，其中1为避雷线，2为对地绝缘的导线。假定雷击塔顶，避雷线上有电压波u1传播，求避雷线与导线之间绝缘上所承受的电压。 解题思路：△u= u1- u2；避雷线电压u1已知，要得出u2即可 边界条件： 所以 2lineoh kc12称为导线1导线2的耦合系数，约0.2~0.3，是输电线路防雷的一个重要参数。 Kc12↑， △u ↓，绝缘子串的承担电压↓，更安全 例2-6 某220kV输电线路架设两根避雷线，它们通过金属杆塔彼此连接。雷击塔顶时，求避雷线1，2对导线3的耦合系数。 解题思路： 1） 2）式（8-37） 3）边界条件：几何结构参数 例2-7 一对称三相系统，求三相同时进波时的总波阻抗。 2. 6 冲击电晕对线路上波过程的影响 前面分析的是行波在均匀无损线上的传播 实际上导线与大地是有电阻的；导线与大地间还有漏电导。行波在传播过程中，总要在这些电阻、电导上消耗掉一部分能量．因而使行波发生衰减与变形。但这些衰减与变形对研究短距离的雷电传播影响小 波沿导线传播过程中发生衰减和变形的决定因素是电晕。 kc0 --几何耦合系数； kc1 --电晕校正系数，见表8-1。 产生电晕后，对地电容↑、电感不变，则： a）波阻抗↓，降低20~30%； b）波速↓，约0.75倍光速。 冲击电压产生冲击电晕后，导线的有效半径↑、对地电容↑、电感不变，自波阻抗↓、互波阻抗不变、线间的耦合系数↑。 冲击电晕行波衰减与变形 电晕使行波波头拉长了Δτ，对单导线有下式 2. 7 变压器绕组中的波过程 2.7.1 单绕组中的波过程 冲击电压作用下，要考虑绕组的电感、绕组对地电容和纵向电容的影响，把它看成具有分布参数的电路。单相变压器绕组见图，L0 、C0及K0为沿绕组高度方向单位长度的电感对地电容与匝间(或线盘间)电容。 沿高度方向取长度为dx的一段，则这段电感和对地电容分别为L0dx和C0dx，匝间电容为K0／dx。 冲击电压作用时， 波前部分：等值频率较高，感抗比容抗大得多，作用在主绝缘、纵绝缘上的过电压主要决定于C0及K0 ，等值电路只包含C0及K0的电容链； 波尾部分：等值频率下降，故电感所起的作用加大。同时由于容抗加大，电容作用减小。 L0相当于短路， C0及K0相当于开路，等值电路可视为一直流电阻； 中间过渡： 1．起始电压分布与入口电容 假设K0／dx 上有一电荷为Q，即 前一个K0／dx 上电荷为Q+dQ，根据无源时闭合面内电荷为0，C0dx上电荷为dQ，即 可得 式中 2.1 波在单根均匀无损导线上的传播 导线电感、电阻、对地电容及电导沿线的分布特性 Π型等效电路 单根导线的等效电路 b)无损导线的等效电路 图2.1 均匀单根导线 平面电磁波以一定速度向前运动； 设时间dt内，波前进dx，dx导线电容C0dx充电到u;获得电荷Q= C0dx*u，它们是dt时间内由电流波i送来的，因此 C0dx*u=idt 导线dx的电感L0dx，在这个时间dt内建立起电流i，则产生磁链为L0dxi，导线上电压为