高电压技术-第四章 输电线路和绕组中的波过程ppt课件.ppt

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1、高电压技术第四章输电线路和绕组中的波过程第一节波沿均匀无损单导线的传播第二节行波的折射和反射第三节行波的多次折、反射第四节波在多导线系统中的传播第五节波在有损耗线路上的传播本章主要内容第一节波沿均匀无损单导线的传播波过程的基本概念电力系统是各种电气设备经线路连成一个保证安全发供电的整体。从电路的观点看，除电源外，其它电气设备都可以用R、L、C三个典型元件的不同组合表示。但这种电路仅适用于电源频率较低，线路实际长度小于电源波长的条件下。例如：工频电压下，波长λ＝V/f＝3×108/50=6000(kM)线路不长时，电路中元件可作为集中参数处理。即设备上任一点上的电压、电流都是一致的。什么是波

2、过程⑴集中参数电路第一节波沿均匀无损单导线的传播若线路或设备在雷电波的作用下，由于电压从零变化到最大值（0－Um）只需要1.2us，波的传播速度为光速c（＝3×108m/s），所以冲击电压波前在线路上的分布长度只有360m。对于长达几十乃至上百公里的输电线路，同一时间内，线路各点的电压和电流都将是不同的。线路中的电压、电流与时间、地点均有关系，所以不能将线路各点的电路参数合并成集中参数来处理问题。而要采用分布参数处理。⑵分布参数电路分布参数的过渡过程，实质上是能量沿着导线传播的过程，即在导线周围空间储存电磁能的过程。简称波过程第一节波沿均匀无损单导线的传播波过程的物理概念均匀无损导线的单元

3、等值电路电源向电容充电，靠近电源的电容立即充电，电容上建立起电场，并向相邻的电容放电。由于电感作用，较远处电容需一段时间才能充上一定的电荷，电压波以某速度沿线路x传播同时，随着线路电容的充放电，将有电流流过导线的电感，在电感上建立起磁场，电流波以同样速度沿x方向流动u1i1u2i2u3i3电压波和电流波沿线路的流动，实际上就是电磁波沿线路的传播过程iuA当时间为t时，电压、电流波传到A点。A点上电容充电，电容充满，电压为u，此时总电荷量为C0xu由于电荷是经过时间t，通过电感传递过来，则有：第一节波沿均匀无损单导线的传播波阻抗假设t=0时，一电压、电流波沿线路传播x—距离首端距离C0—线路

4、单位长度电容L0—线路单位长度电感相同时间t内，电流流过电感，并在电感上产生磁链为L0xi，则有第一节波沿均匀无损单导线的传播根据上面两个方程，计算出波阻抗表达式架空线波阻抗计算式架空线一般为300～500Ω、电缆一般为10～50ΩC0—线路单位长度电容L0—线路单位长度电感（由电磁场理论，可得架空线、电缆的C0、L0的计算式）μ0、μr—真空（相对）磁导率ε0、εr—真空（相对）介电常数hc—导线平均对地高度r—导线半径特点：波阻抗与线路长度无关第一节波沿均匀无损单导线的传播波速度根据上节两个方程，计算出波速度表达式波速度计算式架空线：μr＝1、εr＝1，则v＝3×108m/s电缆：μr

5、＝1、εr＝4，则v＝1.5×108m/sμr—相对磁导率εr—相对介电常数特点：与导线尺寸、悬挂高度无关，仅于导线周围介质有关第一节波沿均匀无损单导线的传播波动方程及解波动方程的推导i1u112u2i21、2两点间的电压差为du，则有1、2两点间的电流差为di，则有波动方程为：第一节波沿均匀无损单导线的传播波动方程的解式中：第一节波沿均匀无损单导线的传播波动方程解的物理意义⑴电压、电流解包含两部分电压解函数：代表一个任意形状并以速度v朝着x的正方向运动的电压前行波函数：代表一个任意形状并以速度v朝着x的负方向运动的电压反行波。电流解函数：电流前行波函数：电流反行波。波动方程解的意义：线路

6、上任一点的电压由前行电压波和反行电压波叠加而成，任一点的电流由前行电流波和反行电流波叠加而成。第一节波沿均匀无损单导线的传播⑵电压波和电流波通过波阻抗联系前行波电压、电流符号相同，反行波电压、电流符号相反电压波符号只与地电容电荷的符号有关电流波符号由电荷符号和运动方向决定一般，以正电荷沿着x正方向运动所形成的电流为正电流波u、iu、-ix第一节波沿均匀无损单导线的传播⑶分布参数波阻抗与集中参数电阻的区别波阻抗表示同一方向上的电压波和电流波的大小比值，与线路长度无关；电阻则与线路长度成正比注意：当导线上既有前行波，又有反行波时，导线上的总电压与总电流的比值不等于波阻抗波阻抗从电源吸收的功率和

7、能量是以电磁能的形式储存在导线周围的媒质中，不消耗；电阻从电源吸收的功率和能量转化为热能消耗掉返回第二节行波的折射和反射节点——线路中均匀性开始遭到破坏的点；既线路参数（波阻抗）发生突变的点架空线和电缆的连接；两段架空线之间接入某些集中参数电路元件（R、L或C）当行波投射到节点时，必然会出现电压、电流、能量重新调整分配的过程，即在节点处将发生行波的折射和反射现象。通常采用最简单的无限长直角波来介绍线路波过程的基本概念。第