第六章-输电线路和绕组中的波过程.ppt

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1、第三篇电力系统过电压与绝缘配合过电压的概念：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。过电压的概念与分类过电压的分类：高电压技术河北科技师范学院电气教研室本篇首先介绍过电压及其防护问题的基础－波过程理论。然后探讨各种过电压的产生机理、发展过程、影响因素、防护措施等。最后探讨电力系统绝缘配合问题。本篇主要内容高电压技术河北科技师范学院电气教研室波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。从电磁场方程组出发来研究比较繁复，方便起见，一般都采用以积分量u和i表示的关系式，而且必须用分布参数电路和行波理论来进行分析。第六章输电线路和

2、绕组中的波过程过电压波的变化速度很快、延续时间很短，以波前时间等于1.2us的冲击波为例，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（＝300m/us），所以冲击电压波前在线路上的分布长度只有360m。高电压技术河北科技师范学院电气教研室换言之，线路各点的电压和电流都将是不同的，根本不能将线路各点的电路参数合并成集中参数来处理问题。为了便于比较，可取工频正弦电压的第一个1/4周波（0－Um）作为波前，那么这时的波前时间为5000us，整个波前分布在1500km长的导线上（如图6－1）。高电压技术河北科技师范学院电气教研室高电压技术河北科

3、技师范学院电气教研室一般220kV高压线路的平均长度也只有200-250km，所以全线各点的电压、电流可以近似地认为是相同的，因而就可用一个集中参数等值电路来代替了。高电压技术河北科技师范学院电气教研室用分布参数电路来处理问题，实质上就是承认导线上的电压U和电流I不但随时间t而变，而且也随空间位置的不同而异，即这样，就很难在同一张图中表示电压（或电流）的变化规律，而只能分别采用以下两种图示方法：（1）某一特定地点的电压（或电流）波形图；（2）某一特定瞬间的电压（或电流）沿线分布图。第一节波沿均匀无损单导线的传播线路方程及解波速和波阻抗均匀无损单导线波过程的基本概念

4、高电压技术河北科技师范学院电气教研室实际输电线路往往采用三相交流或双极直流输电，均属多导线系统。为了清晰地揭示线路波过程的物理本质和基本规律，先从理想的均匀无损单导线入手，是比较合适的。高电压技术河北科技师范学院电气教研室一、线路方程及解单导线等值电路如右图设单位长度线路的电感和电容均为恒值，分别为L0和C0；忽略线路的能量损耗，得均匀无损所示高电压技术河北科技师范学院电气教研室均匀无损单导线的方程组为：波动方程解为高电压技术河北科技师范学院电气教研室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波；是一个以速度v朝着x的负方向运动的电压反行波。电压波的符号只

5、取决于它的极性,而与电荷的运动方向无关；电流波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。高电压技术河北科技师范学院电气教研室二、波速和波阻抗行波在均匀无损单导线上的传播速度架空单导线的L0和C0可由下式求得（H/m)(F/m)高电压技术河北科技师范学院电气教研室导线的平均对地高度，m；导线的半径（H/m)(F/m)高电压技术河北科技师范学院电气教研室单芯同轴电缆R——接地铅包的内半径，mr——缆芯的半径，m；可见波速与导线周围媒质的性质有关，而与导线半径、对地高度、铅包半径等几何尺寸无关。特别注意点：电流波的波速是导线中的带电粒子开始运动的这一状态由线

6、路的一点向前或向后传播的速度，而不是电荷在导线中的运动速度。高电压技术河北科技师范学院电气教研室高电压技术河北科技师范学院电气教研室架空线路的波阻抗约在300～500Ω之间，电缆线路的波阻抗约在10～50Ω之间。由此可知：波阻抗Z是电压波与电流波之间的一个比例常数，电压波与电流波之所以有这样一种比例关系，是因为波在传播过程中必须遵循储存在单位长度线路周围媒质中的电场能量和磁场能量一定相等的规律。高电压技术河北科技师范学院电气教研室在电力系统四大参数中电阻R的特性与波阻抗最相近，二者在某些重要的特性方面有相似之处：（1）在众多电路参数中，量纲与波阻抗相同者只有R、X

7、L、Xc和ZΣ，四者之中只有R是与电源频率或波形无关的，而波阻抗Z的大小也与ω或波形完全无关，可见波阻抗是阻性的。高电压技术河北科技师范学院电气教研室（2）从功率的表达式来看，行波所给出的功率：如用一阻值R=Z的电阻来替换这条波阻抗为Z的长线，则可见一条波阻抗为Z的线路从电源吸收的功率PZ与一阻值R=Z的电阻从电源吸收的功率PR完全相同。从电源的角度来看，后面接一条波阻抗为Z的长线与接一个电阻R（=Z）是一样的。计算时，可以用一只阻值R=Z的集中参数电路的电阻来替换一条波阻抗为Z的分布参数长线。高电压技术河北科技师范学院电气教研室但波阻抗Z与电阻R在物理本质上还是

8、有很大的不