第6讲-电缆系统的电磁暂态分析.ppt

3.电缆的相模变换 导纳矩阵Y重新排列有 YRR、YDD、YRD、YDR分别表示三相导芯、屏蔽层以及芯层之间的导纳矩阵 YRD是导芯的自导纳，其负值是导芯与屏蔽层间的互导纳，YDE是屏蔽层对大地的导纳，YRD+YDE是屏蔽层的自导纳 3.电缆的相模变换 重新排列以后的参数矩阵Z、Y对应以下次序的电压和电流矢量 下标R、D分别表示导芯和屏蔽层，a、b、c表示三相 3.电缆的相模变换 电缆的电压传播系数矩阵P 化简最后得 3.电缆的相模变换 3.电缆的相模变换 ZRD与ZDD之差就是屏蔽层的转移阻抗Z12 当频率增高时ZRD趋于ZDD，因此，可以认为在高频(f ?5 kHz)下矩阵P3=0 3.电缆的相模变换 Zm1 由于1、2回路共用屏蔽层所出现的两回路之间互阻抗 Zm2由于2、3回路共用护层所出现的两回路之间互阻抗 3.电缆的相模变换 为了对电缆线路方程进行相模变换，需要求出P的特征值对角阵和特征向量矩阵S 引进矩阵K I是三阶单位矩阵，K为非奇异矩阵 3.电缆的相模变换 因K为非奇异矩阵，K-1PK与P具有相同的特征方程 因?也是K-1PK的特征值，所以按照定义 T 就是该矩阵的特征向量矩阵 3.电缆的相模变换 因此可以先求特征向量矩阵T，然后得出变换矩阵S 3.电缆的相模变换 第6讲 电缆系统的电磁暂态计算方法 Copyright by Prof. He, Jinliang of Tsinghua University 电磁暂态分析 Electromagnetic Transient Analysis 何金良 清华大学电机工程与应用电子技术系 电力系统安全国家重点实验室电磁环境技术研究室 ? emeail: hejl@tsinghua.edu.cn 第6讲 电缆系统的电磁暂态分析 1. 概 述 随着我国电力工业的迅速发展，尤其是城市电网的发展和改造，高压和超高压电力电缆正在得到广泛应用 GIS（Gas Insulated Substation) 信号传输电缆 解决电缆系统的过电压防护、绝缘配合、电磁干扰等工程课题，需要深入研究电缆系统的电缆暂态过程 美国SuperPower公司（主要承建商）住友电工（超导电缆、空中终端、电缆接头的生产、铺设及运转）美国National Grid公司（提供电力线路）美国BOC公司（冷却系统、监控 2700万美元 2002.11-2007.11 纽约州州府奥尔巴尼（Albany）市 电缆结构 电缆结构 电缆与线路的区别 电力电缆、GIS母线与架空线路的区别： 一是结构比较复杂且导体尺寸与导体间距可以比拟，导体间相互影响的邻近效应较强而不能简单被忽略 二是频变特性更强且与大地联系更为紧密 理论发展 为适应通信技术的发展，早在本世纪三十年代，同轴电缆的电磁场理论分析就已经由S.A.Schelkunoff等人基本完成 电力电缆电磁暂态计算方法的研究，就是在这一基础上继续进行的 L.M Wedepohl和D. J Wilcox1973年发表了比较系统的论文，后A. Ametani等人对电缆计算方法作了研究 本章主要介绍电缆的参数计算方法，流动波在电缆中传播的模量分析 2 电缆的参数计算 物理模型：将电缆看成n个平行导体系统，再共同与大地构成返回回路 电缆系统在频域的线路方程 Z是电缆单位长度串联阻抗矩阵，在一般情况下电阻R和电感L又都随频率而变化 Y是电缆单位长度对地导纳矩阵，电导G和电容C认为不随频率变化，并且往往将G忽略不计 单相单芯电缆的阻抗 看成三个回路 单相单芯电缆的阻抗 沿电缆轴向的回路压降在频域中的方程 单相单芯电缆的阻抗 Z11是回路 1的单位长度的自阻抗 Z1—电缆导芯外表面的内阻抗(以屏蔽层为回路) Z2—电缆导芯与屏蔽层之间的绝缘介质中，时变磁通所表现出的阻抗 Z3—屏蔽层内表面的内阻抗(以导芯为回路) 单相单芯电缆的阻抗 Z22是回路2的自阻抗 Z4—屏蔽层外表面的内阻抗(以护层为回路)； Z5—屏蔽层与护层之间的介质中，时变磁通所表现出的阻抗 Z6—护层内表面的内阻抗(以屏蔽层为回路) 单相单芯电缆的阻抗 Z33是回路3的自阻抗 Z7 —护层外表面的内阻抗(以护层为回路) Z8—护层与大地之间的绝缘介质中，时变磁通所表现出的阻扰 Z9 —大地回路的内阻抗 单相单芯电缆的阻抗 Z12、Z