[工学]13 第七章 波过程.ppt

7.1 单导线波过程 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 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 电压折射波的波前陡度： 电压反射波： —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 §7.4 行波的多次折、反射 A B 注意： 令 要注意定义折反、射参数时行波的运动方向！ 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 作业与讨论： 1. Z为半无限长架空线，t=0时刻，开关k合上，求UA A 图1 A 图2 B 2. Z1为长度为l的架空线，开关k合上后，求B点初始和稳态电压 §7.5 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 * * 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 一、均匀无损单导线系统的波阻抗： 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： 设dt时间内，行波前进了dx距离，则长度为dx的线路被充电，充电电容为Codx，使其电位为U，在这段时间内，导线获得的电荷为： (1) 充电电流 行波前进了dx距离， 磁通的增加量： (2) （1）× (2) （2）÷ (1) 波速 波阻抗 (1) 充电电流 由电磁场理论可知： ∴ 对架空线： 对油纸绝缘电缆： 波阻抗： 是表征分布参数电路特点的最重要的参数，它是储能元件，表示导线周围介质获得电磁能的大小，具有阻抗的量纲，其值决定于单位长度导线的电感和电容，与线路长度无关。 对单导线架空线，Z=500 左右，考虑电晕影响取400 左右，电缆的波阻抗约为十几欧姆至几十不等。 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