高电压技术第7章线路和绕组中的波过程_XL

1、高电压技术广东工业大学广东工业大学 自动化学院自动化学院徐亮徐email:线路中的波过程 一、教学目标一、教学目标 掌握线路上电压行波与电流行波的形成原理、前行波与反行波的基本概念； 掌握波阻抗的概念，理解其物理意义； 掌握波的折反射规律和彼得逊法则。 二、教学重点二、教学重点 从单导线-地的等值电路推导线路的波动方程，前行波与反行波的定义； 无损单导线线路波过程的基本规律，波阻抗的概念及物理意义； 行波折反射分析方法，线路末端开路、短路时的折反射情况，彼得逊法则。 三、教学难点三、教学难点 线路波过程的形成机理和波动方程的理解； 波阻抗的定义及其与集中参数电阻的比较

2、。无损耗单导线线路中的波过程 波传播过程电源向电容充电，在导线周围建立起电场，靠近电源的电容立即充电，并向相邻的电容放电，由于电感作用，较远处电容要间隔一段时间才能充上一定的电荷，电压波以某速度沿线路传播。随着线路电容的充放电，将有电流流过导线的电感，在导线周围建立起磁场。电流波以同样速度沿x方向流动。电压波和电流波沿线路的流动就是电磁波沿线路的传播过程，即电磁能量传播的过程。单位长度导线获得的电场能和磁场能为:从单位长度线路等值电路推出电路方程：20202121iLuCdxxiitudxCidxxuutidxLu00 前行波与反行波应用拉氏变换和反变换求得上述波动方程的解：电压波的分量 以速

3、度v向x方向运动另一分量 以速度v向x反方向运动 波动方程解的意义：线路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。vxtivxtiivxtuvxtuufqfqvtxuq1111vtxvtttvxvtxvtxuf 波速与波阻抗单导线架空线与电缆的波速和波阻抗。注意：波阻抗与线路长度无关，没有单位长度的含义，与集中参数电阻的区别。 线路波过程特点电压波与电流波通过波阻抗z相互联系电压波符号只与电荷符号有关电流波符号由电荷符号和运动方向决定 强调：当前行波与反行波同时存在时，线路上一点的电压与电流的比值不等于波阻抗。001CLv 00CLz ffq

4、qfqfqizuizuiiiuuu行波的折射与反射 行波的折、反射规律行波折、反射的形成：线路参数突然改变引起，在连接不同波阻抗线路的结点前后都必须保持单位长度导线的电场能与磁场能相等，必然导致结点处电压、电流的变化。边界条件：在结点A只有一个电压和电流。 电压折、反射系数与电流折、反射系数：2121211211221222zzzzzzzzzzzzzziiuu 线路末端开路-全反射，末端电压上升一倍，末端电流为零 折射系数=2，反射系数=1 能量角度解释：P2=0，全部能量反射回去，反射波到达后线路电流为零，磁场能量也为零，全部能量都储存在电场。Z1u1f=EAu1b=EZ1i1f=E/Z1A

5、i1b=-E/Z1 线路末端短路接地-负反射，末端电压为零，末端电流增加一倍。折射系数=0，反射系数=-1 能量角度解释：入射波到达末端后，全部能量反射回去成为磁场能量，电流增加1倍。 线路末端接负载电阻R=Z1-不发生折反射。折射系数=1，反射系数=0 相当于线路末端接于另一波阻抗相同的线路，波到达末端后无反射。 彼得逊法则 彼得逊等值电路： 应用彼得逊法则的先决条件：入射波必须沿分布参数线路传播而来，和节点相连的线路必须无穷长，以使线路z2中没有反行波或z2中的反行波尚未到达结点。对任意波形入侵的情况，可应用卷积积分求解。 tiztutuztutiztutititititututufbbf

6、fbfbf21211111112112112/线路中的波过程 一、教学目标1.掌握行波通过串联电感和并联电容后的变化规律，了解利用串联电感和并联电容措施降低入侵波陡度的方法；2.理解行波的多次折反射分析计算方法；3.理解平行多导线系统中的波传播过程，掌握耦合系数的原理和计算方法；4.了解冲击电晕对线路波过程的影响。 二、教学重点1.直角波通过串联电感和并联电容的等值电路与分析过程，折射电压的变化规律；2.行波折反射分析方法；3.耦合的概念和计算。 三、教学难点行波折反射分析、波的延迟效应。行波通过串联电感和并联电容 无限长直角波通过串联电感通过等值电路可得：分析：电感中的电流不能突变， 时电感

7、相当于开路， 时电感相当于短路。电压根据时间常数 按指数变化。dtdiLzziuqqq221212Ttqqezzui122112TtqTtqqqeueuzzzziu112112122220tt21zzLT 无限长直角波通过并联电容 分析：电容上的电压不能突变， t=0时电容相当于短路， 时电容相当于开路。 电压根据时间常数 按指数变化。 小结1.串联电感和并联电容可降低来波陡度，最大陡度发生在t=0时刻2.串联电感时最大陡度仅取决于z2和L3.并联电容时最大陡度仅取决于z1和c4.只要增加电容或电感就可以限制侵入波的陡度5.在无穷长的直角波作用下，电容和电感对最终的稳态值没有影响，因为直流电压

8、作用下，电容相当于开路、电感相当于短路。221112ziziuqqdtdizcidtduciiqqqq222221Ttqqezzui122112TtqTtqqqeueuzzzziu11211212222tczzzzT2121行波的多次折、反射 u (t )12 1 2u (t )1u (t )1u (t -)12u (t -)1 2u (t -)1 2u (t - 2)1 1 2u (t - 2)1 1 2u (t - 3)12 1 2u (t - 3)1 1 22u (t - 3)1 1 22u (t - 4)1 12 22u (t - 4)1 12 22u (t - 5)12 12 22u (t - 5)Z0,冲击电晕的对线路波过程的影响 冲击电晕的影响：引起行波衰减和变形 冲击电晕影响特点：1.冲击电晕是非线性因素；2.发生电晕以后在导线周围积聚起空间电荷，好像增大了导线半径；3.导线的自波阻抗减小，由导线之间的耦合系数k