7 线路和绕组中的波过程-3

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1、7.3行波通过串联电感和旁路电容在电网中，常用到改善功率因数的并联电容器和限制短路电流的串联电抗器，由于并联电容和串联电感的存在，将使线路上传播的行波发生幅值和波形的改变。7.3.1直角波通过串联电感当一无穷长直角波u1f自具有波阻抗Z1的导线，经电感过渡至具有波阻抗Z2的导线时的情况：折射其解：则：可见经过电感后，电压波不再是直角波，波头被拉长，其稳态值与未串联时的一样。电流波也是这样。电感的引入只是将电压、电流的波头拉长，而不改变其稳态值。反射沿Z1返回的反射波：从上述公式可知：①当t＝0时：相当于开路，这是由于电感中的电流不

2、能突变的缘故，当波达到电感时，电感相当于开路，全部磁场能转换为电场能，使电压升高一倍，然后按指数规律变化。②当t→∞时，当在无穷长直角波作用下，当t→∞时，电感在直流电压下，只表现为电阻，电感相当于短路，已不起作用，折、反射只与Z1、Z2有关，与电感无关了。因此达到Z1、Z2串联的稳态值。折射折射时，波经过电感后：（1）波头被拉长，不再是直角波；（2）稳态值与未加电感时一样。电感的引入只是将电压、电流波的波头拉长，降低其陡度，而不改变其稳态值。折射到Z2上的电压波的最大陡度为：最大空间陡度：可见：降低Z2前行波u2f陡度的

3、有效措施是增加电感L，电感愈大，陡度愈小。在电力系统中，有时采用电感来限制来波陡度。7.3.2直角波旁路并联电容设一无限长直角波u1f从Z1导线旁路并联电容C，进入到Z2线路。建立如下方程：可得：（回路时间常数）i2f、u2f由零值按指数规律渐趋稳态值，波头变缓，其稳态值只与Z1、Z2有关，与电容C无关。说明在直角波作用下，经过一定时间充电完成后，相当于开路，对于导线Z1与导线Z2之间波的传播过程不再起任何作用。由于：可求在Z1导线上的反射波：当t＝0时：相当于Z1末端短路，这是由于电容电压不能突变，波在到达结点A的瞬间，全部电场能转

4、换为磁场能（短路）。折射到Z2导线上电压波的最大陡度为：最大空间陡度：一般为了降低行波的陡度，一般采用旁路电容比采用串联电感更经济。结论①串联电感和并联电容只会影响折射波的陡度，而不影响其稳定值。②折射波（指数波）的最大陡度为：串联电感：旁路电容：均发生在t＝0时刻（即刚入射到L或C的时刻）增加L（或C）的值，可以减小u2f的陡度。由于并旁路电容的折射电压波的最大空间陡度与Z2无关，一般选用旁路电容来削弱波前陡度。③在t＝0时刻，串联电感使结点处电压上升一倍，旁路电容使折射波的起始电压为零。例：有一幅值100kV的直角波沿波

5、阻抗为50Ω的电缆入侵波阻抗为800Ω的发电机，设发电机每匝长度3m，匝间绝缘耐压600V，绕组中波的传播速度为6×10m/s。求用并联电容或串联电感保护时的数值。7解：发电机所能承受的侵入波陡度为：若并联电容，则：若串联电感，则：由于0.33μF电容器成本比1.33mH的电感线圈成本要低很多，因而电机防雷保护中常用电容器限制侵入波的陡度。