高电压技术-(七)

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1、主讲教师：李丹13872606770lucy2140@163.com三峡大学电气与新能源学院输电线路系高电压技术第三篇电力系统过电压与绝缘配合概述过电压的概念：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。介绍过电压的分析方法、种类、产生原因，以及如何限制过电压。电力系统过电压雷电过电压内部过电压直接雷击过电压感应雷击过电压操作过电压谐振过电压暂时过电压工频电压升高第三篇电力系统过电压与绝缘配合第六章输电线路和绕组中的波过程第七章雷电放电及防雷保护装置第八章电力系统防雷保护第九章内部过电压第十章电力系统绝缘配合第六章输

2、电线路和绕组中的波过程第1节波过程的一些基本概念第2节波沿均匀无损单导线的传播第3节行波的折射和反射第4节行波的多次折、反射第5节波在多导体系统中的传播第6节波在有损线路上的传播第7节变压器绕组中的波过程第8节旋转电机绕组中的波过程第一节波过程的一些基本概念1、什么是波过程电力系统是各种电气设备经线路连接成一个保证安全发供电的整体。从电路的观点来看，除电源外，可以用一个RLC三个典型元件的不同组合来表示，但这种电路仅适宜于电源频率较低，线路实际长度小于电源波长条件下。例如：工频电压下，波长λ=v/f=3×108/50=6000

3、（km）。因此，线路不长时，线路中的元件可作为集中参数处理。第一节波过程的一些基本概念1、什么是波过程但若线路或设备的绕组在雷电波作用下，由于雷电波的波头时间仅为1.2μs，则雷电压（或雷电流）由零上升到最大幅值时，雷电波仅在线路上传播360m（=1.2×3×102），因此对长达几十至几百公里的输电线路而言，在同一时间，线路上的雷电压（或雷电流）的幅值是不一样的。线路中电压和电流不仅与时间有关，而且还与离点距离有关。同时线路，绕组有电感，对地有电容，绕组匝间又存在电容，因此输电线路和绕组就不能用一个集中参数元件来代替。分布参数

4、的过渡过程实际上就是电磁波的传播过程，我们简称为波过程。第一节波过程的一些基本概念2、波沿线路的传播就其本质而言，输电线路上的波过程实际上是能量沿着导线传播的过程，即在导线周围空间逐步建立起电场和磁场的过程，也就是在导线周围空间储存电磁能的过程。电压波和电流波沿线路的流过就是电磁波的传播过程，称为行波。第二节波沿均匀无损单导线的传播1、线路方程及解设单位长度线路的电感和电容均为恒值，分别为L0和C0，忽略线路的能量损耗（R0=0，G0=0），即可得均匀无损单导线的单元等值电路如图所示。波动方程第二节波沿均匀无损单导线的传播1、

5、线路方程及解波动方程的解为：式中：第二节波沿均匀无损单导线的传播2、波速和波阻抗行波在均匀无损导线上的传播速度：由电磁场理论可知，架空单导线的L0和C0，可由下式求得：对于架空线路：v≈c（光速）第二节波沿均匀无损单导线的传播2、波速和波阻抗行波在均匀无损导线上的传播速度：与之相似，单芯同轴电缆的L0和C0，可由下式求得：对于电缆：v≈c/2（光速）第二节波沿均匀无损单导线的传播2、波速和波阻抗行波在均匀无损导线上的传播速度：由此可见：波速与导线周围的媒质的性质有关,而与导线半径、对地高度、铅包半径等几何尺寸无关。波在油纸绝缘

6、电缆中的传播速度几乎只有架空线上波速的一半。2、波速和波阻抗由波动方程的解可知：可见Z具有阻抗的量纲，单位亦为欧姆，故称为波阻抗，它是一个非常重要的参数。对于电缆线路，因C0大L0小，故其波阻抗要比架空线小得多，且变化范围较大，约在10~50欧姆之间。第二节波沿均匀无损单导线的传播3、波动方程解的物理意义（1）电压和电流的解包含两部分函数u’=f1(x-vt)表示一个任意形状并以速度v向x正方向运动的电压前行波；函数u”=f2(x+vt)表示一个任意形状并以速度v向x负方向运动的电压反行波；与此类似，i’为电流前行波，i”为电

7、流反行波。第二节波沿均匀无损单导线的传播行波沿导线的传播速度应与带电粒子（主要为电子）在导线中的运动速度严格区分开来。波速指的是一种状态的传播速度，数值极大。3、波动方程解的物理意义（2）电压波和电流波之间通过波阻抗联系不同极性的行波向不同方向传播，需要规定一定的正方向；电压波符号只决定导线对地电容上相应电荷符号，和运动方向无关；电流波的符号不但与相应的电荷符号有关，而且与运动方向有关，一般以正电荷沿着x正方向运动所形成者为正电流波。第二节波沿均匀无损单导线的传播3、波动方程解的物理意义（3）分布参数的波阻抗与集中参数电路中的

8、电阻有本质区别；波阻抗表示具有同一方向电压波和电流波大小的比值，完全没有长度的概念；电磁波通过波阻抗为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；导线上既有前行波，又有反行波时，导线上的总电压与总电流的比值不再等于波阻抗。第二节波沿均匀无