2019年第14讲线路与绕线中的波过程ppt课件.ppt

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1、高电压技术1第8章线路与绕组中的波过程电力系统中架空线、电缆、母线、发电机和变压器绕组等，都属于分布参数的元件。8.1波沿均匀无损单导线的传播实际的输电线路均属于多导线系统；导线和绝缘中分别存在电阻和电导，因而产生能量损耗；同时，线路各点的电气参数也不可能完全一样。因此，所谓的均匀无损单导线线路实际上是不存在的。为了更清晰地分析波过程的物理本质和基本规律，从均匀无损单导线入手进行研究。28.1.1波传播的物理概念斜角电流波投入，波速为V，斜率为a。架空线单位长度的电感和电容分别为L0和C0，单位长度上电电荷为q计算电感引起的电位时，有计算电容引起的电位时，有又

2、由电荷的流动形成电流：将(3)代入(2),又由i=at:将(4)代入(1)(1)(2)(3)(4)38.1.1波传播的物理概念由此可知，电磁波的传播速度的表达式：对于架空线路因此＝光速(5)电磁波是以光速沿架空线传播的48.1.1波传播的物理概念将i=at和(5)代入(1)，得到波阻抗对于一般的架空线路，Z500，分裂导线：Z300，对于电缆，Z<100同样可证，在电缆中5电磁场角度分析：电压波对电容充电，电流波对电感充电，因此电压波和电流波沿导线传播的过程就是电磁能量传播的过程。电磁场的向量E和H相互垂直，且垂直于导线，为平面电磁波。架空线的介质是

3、空气，因此电磁场的传播速度必然等于光速。2单位时间内导线获得的能量：从功率角度看，波阻抗与一集中参数的电阻相当，但物理含义不同。电阻要消耗能量，而波阻抗不消耗能量。68.1.2波动方程的解回路电压电流关系为：对其求二阶偏导，得单根均匀无损导线的波动方程为：78.1.2波动方程的解从式中可以看出，电压和电流的解都包括两部分，一部分是的函数，另一部分是的函数式中解得8前行波与反行波设在t1时刻、线路上的x1点处的电压为u1,则在(t1+dt)时刻，在(x1+vdt)点处的电压也为u1叫前行波叫反行波98.1.2波动方程的解波动方程：注意：当前行波与反行波同时存在时

4、＋初始条件边界条件任意点的电压与电流波形10电压波与电流波的方向问题电压波的符号只取决于它的极性，而与电荷的运动方向无关；电流波的符号不但与相应的电荷符号有关，而且也与电荷的运动方向有关，一般取正电荷沿着x正方向运动所形成的波为正电流波。118.2波的折射和反射发生折反射的条件：波阻抗不同发生折反射的原因：当波的传播过程中遇到波阻抗不同处时，为保证电压与电流的比值仍等于波阻抗，则电压和电流波必然要发生折反射。8.2.1折反射的计算波阻抗Z1≠Z2，在A点发生折反射入射：u1q和i1q无穷长直角波折射：u2q和i2q反射：u1f和i1f有连续性，可知128.2.

5、1折反射的计算折射系数反射系数且满足变化范围折反射系数虽然是根据两段不同波阻抗的线路推导出来的，但也适用于线路末端接有不同负载电阻的情况，即只要有一端为波阻抗，另一端不论是波阻抗还是集中参数，都存在波的折反射问题。Z1＝Z2时，＝1，＝0，即无折反射现象Z1Z2时，折射波小于入射波，总电压会降低；138.2.2几种特殊条件下的折反射波（一）末端开路(Z2=∞)发生电压波的正全反射电流波的负全反射从能量角度解释：全部能量均反射回去反射波到达后线路电流为零，故磁场能量为零，全部磁场能量转化为电场能量，因此电场能量

6、增加到原来的4倍，即电压增大到原来的2倍过电压波在开路末端的加倍升高对绝缘是很危险的14（二）末端短路(Z2=0)发生电压波的正全反射电流波的负全反射从能量角度解释：反射波到达后线路电压为零，故电场能量为零，全部电场能量转化为磁场能量，因此磁场能量增加到原来的4倍，即电流增大到原来的2倍15（三）末端接电阻R＝Z1在高压试验中，常常在电缆末端接上与电缆波阻抗相等的电阻，以消除在电缆末端折、反射所引起的测量误差。但从能量的角度看，接波阻抗与接电阻是不同的无折反射现象16例题1：求直流电源合闸于空载线路的波过程。线路长度为l，t＝0时合闸，直流电源电压为U0，求线

7、路末端B点和线路中点C点电压随时间的变化。解：A点传播到B点的时间设为17例题2：空载带电线路合闸于末端匹配的电阻。如图8－11所示，长度为l、波阻抗为Z的线路预先充电到电压U0，t＝0时合闸于阻值为R的电阻，求电阻两端电压降随时间的变化0≤t＜，电阻上的压降由u1q导致，其值为≤t＜2，电阻上的压降由u2f决定，仍为根据这一原理，可以用电缆做成形成线，产生设定脉宽的方波，在脉冲功率系统中有广泛的应用188.2.3等值集中参数定理（彼得逊法则）电压源等值电路（戴维南电路）①线路波阻抗用数值相等的集中参数电阻代替；②把线路入射电压波的两倍2u1q作为等值

8、电压源③电压源、Z1与Z2串联。198