传输线的波阻抗.ppt

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1、建筑物外部防雷系统雷电的形成与危害雷电能量在导体上的传输工程防雷体系及建筑物防雷类别建筑物外部防雷系统雷电的形成与危害图1雷云对大地放电（直击雷）示意图a)负雷云出现在大地建筑物上方时b)负雷云对建筑物顶部尖端放电时雷电的形成与危害一、雷电的形成与危害1、形成形成过程：雷云，先导（向下先导、迎面先导）放电，主放电，余辉放电。雷击方式：直接雷击，感应雷击。2、危害热效应，机械力效应，电磁效应。能量巨大，破坏力强。雷电的形成与危害二、雷电参数1、气象参数雷暴日，雷暴小时。按雷暴日可划分雷击强度区域：少雷区：年雷暴日少于15；

2、多雷区：年雷暴日40～90；强雷区：年雷暴日大于90。雷电的形成与危害2、电气参数（1）雷击基本形式及其组合闪击：雷电向大地或地表附着物的放电称为闪击。雷击：闪击过程中的每一次放电称为一次雷击。通常一个闪击过程包含有若干次雷击。闪击又分为由雷云向建筑物发展向下闪击和由建筑物向雷云发展的向上闪击。雷电的形成与危害雷电的形成与危害雷电的形成与危害雷电的形成与危害（2）建筑物防雷工程中雷电参数取值建筑防雷工程中关心的是受雷击的对象（即建筑物）实际承受的雷击参量大小，这些参量应按一定概率下最不利的情况考虑。因此防雷工程中所关心的

3、雷电参量，不再只与雷电本身有关，还与受雷击对象的特性相关。雷电的形成与危害首次短时雷击的雷电流参数雷电流参数防雷建筑类别一类二类三类I幅值/kA200150100T1波头时间/μs101010T2波头时间/μs350350350Qs电荷量/C1007550W/R单位能量/(MJ/Ω)105.62.5雷电的形成与危害后续短时雷击的雷电流参数雷电流参数防雷建筑类别一类二类三类I幅值/kA5037.525T1波头时间/μs0.250.250.25T2波头时间/μs100100100I/T1平均陡度/(kA/μs)2001501

4、00雷电的形成与危害长时间雷击的雷电流参数雷电流参数防雷建筑类别一类二类三类Q1电荷量/C5037.525T时间/s0.250.250.25雷电的形成与危害（3）雷电波的表述通常用T1/T2波形表达，这里符号“/”没有除法运算的含义，仅指雷电波波头时间与半峰时间的一种组合。例如，常用的试验波形有10/350μs电流波、8/20μs电流波、1.2/50μs电压波等。雷电能量在导体上的传输一、传输线1、集中与分布参数电路关键：电路尺寸与电磁波波长的相对大小。电路尺寸远小于电磁波波长——集中参数电路电路尺寸可比于电磁波波长——

5、分布参数电路为什么几何尺寸尺寸如此重要？雷电能量在导体上的传输雷电能量在导体上的传输2、传输线简介（1）集中与分布参数电路的主要区别集中参数电路：电流、电压只是时间的函数，在一个支路范围内与位置无关。u=u（t），i=i（t）分布参数电路：电流、电压不仅是时间的函数，还是位置的函数，即：u=u（x，t），i=i（x，t）因此，分布参数电路中没有节点、支路等概念，KCL、KVL不再成立。雷电能量在导体上的传输（2）传输线的波阻抗传输线上某一点同向传输的电压电流之比，叫做该点的波阻抗。Z（x）=u（x，t）/i（x，t）波阻

6、抗也是一个位置的函数。解释线性传输线，均匀传输线，传输线的波阻抗。波阻抗只表明某一点上电压和电流的比例关系，但并不表明能量消耗，因此与集中参数电路中的阻抗有本质的差异。雷电能量在导体上的传输（3）传输线的等效电路如何用集中参数电路的方法去分析实为分布参数电路的传输线？“长”与“短”的相对性及条件转换。传输线上某一点和紧邻的下一点上电流都可能不同，说明传输线上可以有净电荷的集聚。雷电能量在导体上的传输传输线的集中参数等效电路无限分割＋级联组合雷电能量在导体上的传输二、传输线上的行波（1）行波概念整体看：传输线比作铁路，行波

7、就好比火车。就传输线上任一固定点看：该点上电压（电流）随时间的变化，表明不同时刻通过该点的电压（电流）行波的瞬时值。行波实际表明了能量在空间的传输。（2）行波波速v2=1/（L0C0）=1/（μ0ε0）雷电能量在导体上的传输（3）行波的折射与反射当传输路径上波阻抗变化时，由于电场与磁场能量的重新分配，会产生波的折射与反射现象。电流波：表明了磁场能量的传播。电压波：表明了电场能量的传播。波阻抗：表明了磁场与电场能量的比例。根据能量守恒定律，波阻抗变化时，会发生电场和磁场能量的转换，使电流波和电压波发生变化。（4）示例雷电能

8、量在导体上的传输末端开路末端短路雷电能量在导体上的传输三、导体上雷电能量传输与传输线的关系雷电波中能量不可忽略的谐波频率达MHz级。相对应的波长为几十到几百米，已小于一般电力或信息线路长度，达到与建筑物尺度可比拟的程度。讨论线路上雷电能量传输时，均将其看作为行波。讨论建筑物上雷电能量传输时，有时仍可近似将导体当作集中