过电压防护与绝缘配合吴广宁

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1、7.3波在多导线系统中的传播实际输电线路部是多导线的。这时波在平行多导线系统中传播，将产生相互耦合作用。设有n根平行导线，其静电方程为（7-23）矩阵形式为，，，其中[u]=(u1，u2…un)T为各导线上的电位列向量；[q]＝(q1，q2，…，qn)T为各导线单位长度上的电荷列向量；[A]为电位系数矩阵，式中、分别为第k根导线的自电位系数、第k根导线与第m根导线的互电位系数。图7-11多导线系统电位系数计算其值计算式：静电方程右边乘以，其中为传播速度，，考虑到，ik为第k根导线中的电流，即为各导线上的电流列向量，则式(7-23)可改写为（7-24）这就是平行多导线系统的电压方程。式中为平行多

2、导线系统的波阻抗矩阵。导线k的互波阻抗为则导线k的自波阻抗为若线路中同时存在前行波uf、if和反行波ub、ib，则（7-25）根据不同的具体边界条件，应用以上各式就可以求解平行多导线系统的波过程。在实际波过程计算中，经常需要考虑波在一根导线上传播时，在其他平行导线上感应产生的耦合波。如图7-12所示，其中（a）图表示电压耦合作用，（b）图表示电流耦合作用。当开关合闸接通直流电源后，导线1上出现的前行波。在对地绝缘的导线2上虽然没有电流，但出于它处在导线1电磁波的电磁场内，也会感应产生电压波。图7-12多导线系统的耦合作用根据式(7-24)可列出两根平行导线的电压方程为考虑到，上式变为（7-27

3、）（7-26）消去i1，得称为导线1对导线2的耦合系数，因为Z12

4、7.4.2冲击电晕的影响7.4.1线路电阻和绝缘电导的影响考虑导线电阻R0和线路对地电导G0时，单相有损传输线的单元等值电路如图7-13所示。图7-13单根有损耗传输线的单元等值电路线路参数满足条件（7-28）时，波在线路中传播只有衰减，不会变形。因为此时，波在传播过程中每单位长度线路上的磁能和电能之比，恰好等于电流波在导线电阻上的热损耗和电压波在线路电导上的热损耗之比，即所以电阻R0和电导G0的存在不致引起波传播过程中电能与磁能的相互交换，电磁波只是逐渐衰减而不至于变形。式(7-28)叫做波传播的无变形条件，或叫无畸变条件。满足此条件时，电压波和电流波可以写成以下形式：式中为衰减系数。实际输

5、电线路并不满足上述无变形条件，因此波在传播过程中不仅会衰减，同时还会变形。此外由于集肤效应，导线电阻随着频率的增加而增加。任意波形的电磁波可以分解成为不同频率的分量，因为各种频率下的电阻不同，波的衰减程度不同，所以也会引起波传播过程中的变形。7.4.2冲击电晕的影响在电网中，线路参数随频率而变的特性也会引起行波的畸变。此外，在过电压作用下导线上出现电晕将是引起行波衰减和变形的主要因素。但是不同的极性对冲击电晕的发展有显著的影响。电晕外观上是较为完整的光圈。由于负极性电晕发展较弱，而雷电大部分是负极性的，所以在过电压计算中常以负极性电晕作为计算的依据。雷电冲击波的幅值很高，在导线上将产生强烈的冲

6、击电晕。可以认为，在不是非常陡峭的波头范围内，冲击电晕的发展主要只与电压的瞬时值有关。出现电晕后将导致导线间耦合系数的增大。输电线路中导线和避雷线间的耦合系数k通常以电晕效应校正系数来修正，如（7-30）式所示（7-30）k0它是几何耦合系数，取决于导线和避雷线的几何尺寸和相对位置；k1电晕效应校正系数；我国《电力设备过电压保护设计技术规程(SDJ7-79)》建议按表7-l选取。表7-1耦合系数的电晕修正系数k1线路额定电压（kV）20-3560-110154-330两条避雷线1.11.21.25一条避雷线1.151.251.3由于电晕要消耗能量，消耗能量的大小又与电压的瞬时值有关，故将使行波

7、发生衰减的同时伴随有波形的畸变。由冲击电晕引起的行波衰减和变形的典型波形如图7-14所示。图7-14电晕引起的行波衰减和变形图图7-14电晕引起的行波衰减和变形图曲线1表示原始波形，曲线2表示行波传播距离为l后的波形，从该图可看出，当电压高于电晕起始电压uk后，波形开始剧烈衰减和变形，可以认为这种变形看成是电压高于uk的各个点由于电晕作用，使线路对地电容增加而以不同的波速向前运动所产生的结果。图7