第14-15讲线路与绕线中的波过程概要.ppt

* 串联电感和并联电容都可以用作过电压保护措施，它们能减小过电压波的波前陡度和降低极短过电压波（例如冲击截波）的幅值，但就第一条线路上的电压u1 来说，采用L 会使u1 加倍，而采用C 不会使u1 增大，所以从过电压保护的角度出发，采用并联电容更为有利。但是在实际工作中我们也常利用电感线圈能抬高来波电压的这种性质来改善接在它前面的避雷器放电特性（使避雷器在冲击下容易放电）。 * 例题4 一幅值为U0 =100 kV 的直角波沿波阻抗Z1 ＝50 ?的电缆侵入发电机绕组，如图8－19所示。绕组每匝长度为3m，波阻抗为800?，匝间绝缘耐压为600V，绕组中波的传播速度为。求为保护发电机绕组匝间绝缘所需串联的电感或并联的电容的数值 电机允许来波的最大陡度为 若用耐压为200kV的串联电感，电感值为 电容器比电感线圈成本低得多 解： 若用耐压为100kV的并联电容，电容值为 高电压技术 高电压工程系 李黎 leeli@mail.hust.edu.cn * 作业： 5.4 为什么要进行直流耐压试验，在什么场合需要进行直流耐压试验？ 回答要点：一、对于某些电容量较大的设备，比如发电机、电动机、电缆和电容器等，如果用交流耐压，则电源需要输出很大无功，电源容量要求很大。而用直流，则可以大大减轻对试验设备的要求。二、需要测量泄漏电流时，用直流耐压。三、对直流输电系统中使用的直流设备，用直流耐压。 5.5 在不改变输出电压和电流的情况下，应从哪些方面考虑减小串级倍压整流装置的体积和重量？ 回答要点：一、采用高频电源，二、采用大电容量的电容器。这两者都可降低输出电压降落和电压脉动，从而减小级数。 5.6 标准雷电冲击波和电子电路遇到的脉冲波有什么不同？ 回答要点：幅值不同：雷电波幅值高得多； 时间特性不同：标准雷电波有规定的波头波尾，而电子电路中的脉冲波类型很多，时间特性不同。 * 作业： 5.7 多级冲击电压发生器如果没有寄生电容的存在，能够工作吗？为什么？ 回答要点：不能够。原因见书。 5.9 试设一个标称为1MV的冲击电压发生器…. 回答要点：波尾电容：C1＝0.1/10uF，波头电容：C2＝500pF＝0.5nF。由波头：T1＝3.24R1C2，波尾T2＝0.7R2C1，计算得R1＝740 ?，R2＝7.14k ?。 冲击电压发生器的等效电路图为： 按照以上简化公式进行计算时，要求：NR/2R2，即NR/2可按照10倍的R2考虑 * 第8章 线路与绕组中的波过程 电力系统中架空线、电缆、母线、发电机和变压器绕组等，都属于分布参数的元件。 8.1 波沿均匀无损单导线的传播 实际的输电线路均属于多导线系统；导线和绝缘中分别存在电阻和电导，因而产生能量损耗；同时，线路各点的电气参数也不可能完全一样。因此，所谓的均匀无损单导线线路实际上是不存在的。 为了更清晰地分析波过程的物理本质和基本规律，从均匀无损单导线入手进行研究。 * 8.1.1 波传播的物理概念 斜角电流波投入，波速为V，斜率为a。架空线 单位长度的电感和电容分别为L0和C0， 单位长度上电电荷为q 计算电感引起的电位时，有 计算电容引起的电位时，有 又由电荷的流动形成电流： 将(3)代入(2),又由i=at: 将(4)代入(1) (1) (2) (3) (4) * 8.1.1 波传播的物理概念 由此可知，电磁波的传播速度的表达式： 对于架空线路 因此 ＝光速 (5) 电磁波是以光速沿架空线传播的 * 8.1.1 波传播的物理概念 将i=at和(5)代入(1)，得到 波阻抗 对于一般的架空线路，Z?500?， 分裂导线：Z?300?， 对于电缆， Z100? 同样可证，在电缆中 * 电磁场角度分析： 电压波对电容充电，电流波对电感充电，因此电压波和电流波沿导线传播的过程就是电磁能量传播的过程。电磁场的向量E和H相互垂直，且垂直于导线，为平面电磁波。架空线的介质是空气，因此电磁场的传播速度必然等于光速。 2 单位时间内导线获得的能量： 从功率角度看，波阻抗与一集中参数的电阻相当，但物理含义不同。电阻要消耗能量，而波阻抗不消耗能量。 * 8.1.2 波动方程的解 回路电压电流关系为： 对其求二阶偏导，得单根均匀无损导线的波动方程为： * 8.1.2 波动方程的解 从式中可以看出，电压和电流的解都包括两部分，一部分是的 函数，另一部分是 的函数 式中 解得 * 前行波与反行波 设在t1时刻、线路上的x1点处的电压为u1 ,则在(t1+dt)时刻，在(x1+vdt)点处的电压也为u1 叫前行波 叫反行波