高压教材第三篇课件-第六章输电线路和绕组中的波过程-第三节行波的多次折、反射

《高电压技术（第三版）》课件之三第

三

篇

电力系统过电压与绝缘配合课件制作者浙江大学 陶雪梅电力系统过电压内部过电压直接雷击过电压雷电过电压感应雷击过电压•

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。•

过电压的分类：工频电压升高暂时过电压操作过电压谐振过电压过电压的概念与分类

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展示这一过程将比较繁复，为方便起见，一般都采用以积分量u和i表示的关系式，而且采用分布参数电路和行波理论来进行分析。第六章输电线路和绕组中的波过程实际电力系统中常会遇到一些并不太长的线路，会出现多次的折、反射，这时常需用网格法来计算多次折、反射波过程。第三节

行波的多次折、反射设一无限长直角波U0从线路1投射到节点A上来;折射波α1U0→Z0

→

B点;B点产生折射波α1

α2U0和反射波α1

β2U0;α1

β2U0

→Z0

→

A点，产生反射波α1β2β1U0，它又沿着Z0投射到B点，在B点产生的第二个反射波α1

β2

β1U02又向A点传去，如此等等。折射系数α1

、α2和反射系数β1、β2的计算式如下:1 02

Z

0

1

Z

Z，Z

0

Z

22

Z

0

2 1 0Z

1

Z

0

1

Z

Z，

2 02 02Z

ZZ

Z线路各点上的电压即为所有折、反射波的叠加，但要注意它们到达时间的先后，波传过长度为l0的中间线段所需的时间

τ

=

l0/

v0

（式中v0为中间线段的波速）。以节点B上的电压为例，参照图6-23中的网格图，以入射波U0到达A点的瞬间作为时间的起算点（t=0），则节点B在不同时刻的电压为：uB

0uB

12U0uB

12

(1

12

)U021 2 01 21 2(

)

]Uu

[1

B当0≤t<τ

时，当τ

≤t<3τ

时，当3τ

≤t<5τ

时，当5τ

≤t<7τ

时，当t→∞时，即n

→∞时，节点B上的电压最终幅值将为00212

Z

2U

UZ

ZU B当发生第n次折射后，即当(2n-1)τ

≤t<(2n+1)τ时，节点B上的电压将为)

n21210 1 21

1

(

u

U

B式中α表示波从线路1直接传入线路2时的电压折射系数，这意味着进入线路2的电压最终幅值只由Z1和Z2来决定，而与中间线段的存在与否无关。虽然进入线路2的电压最终幅值只由Z1和Z2来决定，而与中间线段的存在与否无关。但是中间线段的存在及其波阻抗Z0的大小决定着uB的波形、特别是它的波前，现分别讨论如下：(1)如果Z0<Z1和Z2（例如在两条架空线之间插接一段电缆），则β1和β2均为正值，因而各次折射波都是正的，总的电压uB逐次叠加而增大，如图6-24（a）所示。若Z0<<Z1和Z2，表示中间线段的电感较小、对地电容较大（电缆就是这种情况），就可以忽略电感而用一只并联电容来代替中间线段，从而使波前陡度下降了。Uo

lo

Z1A 马，vo

B马，的斗 ！←(a)2lv2VQUoZ1loA Zo,vo

B马，V2

斗（盼

的不同波阻抗组合下的

问波形图

6

-

24(a) Zo

<Z1

和

Z2

或

Zo

>Z1

和

Zz

;Cb)

Z1<Zo

<Zz

或

Z1>Zo

>Z2UsUB（2）如果Z0>Z1和Z2（例如在两条电缆线路中间插接一段架空线），则 β1和β2皆为负值，但其乘积（β1β2）仍为正值，所以折射电压uB也逐次叠加增大，其波形亦如图6-24（a）所示。若Z0>>Z1和Z2,表示中间线段的电感较大、对地电容较小，因而可以忽略电容而用一只串联电感来代替中间线段，同样可使波前陡度减小。（3）如果Z1<Z0<Z2，此时的β1<0，

β2>0，乘积（

β1β2）为负值，这时uB的波形将是振荡的，如图6-24（b）所示，但uB的最终稳态值U