7 线路和绕组中的波过程-1

1、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。 过电压的分类：,主要内容,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。,7 线路和绕组中的波过程,7.1 波在单根均匀无损导线上的传播 7.2 行波的折射和反射 7.4 行波的多次折、反射 7.5 行波在无损平行多导线系统中的传播 7.6 冲击电晕对线路上波过程的影响 7.7 变压器绕组中的波过程 7.8 旋转电机绕组中的波过程,7 线路和绕组中的波过程,为什么研究波过程？ “当电路中的最大实际线性

2、尺寸比起我们所研究的谐波的波长小得多时（电磁波通过电路的时间可以认为是瞬间的），可作集中参数处理，否则，如果实际电路的尺寸不远小于工作时电磁波的波长，应作分布参数分析”。 架空线：工频50Hz；波速300m/us、波长6000km 长度300km，波长与长度可比拟。 输电线路、电缆、变压器绕组、电机绕组等设备的等值电路要用分布参数电路来表示。,这是因为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（0Um）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。,波过程就是分布参数电路的过渡过程

3、。 分布参数电路最根本的特点在于电压、电流不但是时间t的函数，而且是位置x的函数。 例如，波前时间等于1.2us的冲击波电压从零变化到最大值只需要1.2us，波速为光速c（300m/us），冲击波波前在线路上的分布长度只有360m。 取工频正弦电压的第一个1/4周波作为波前，那么这时的波前时间为5000us，波前分布在1500km长的导线上。,7.1 波在单根均匀无损导线上的传播,7.1.1 单根输电线路的等值电路 7.1.2 波阻抗和波速 7.1.3 波动方程及其解 7.1.4 前行波和反行波,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

4、本规律，先研究均匀无损单导线。,7.1.1 单根输电线路的等值电路,考虑导线的电感、电阻、对地电容和电导沿导线具有分布性，忽略导线的能量损耗，设单位长度线路的电感和电容均为恒值，分别为L0和C0，导线的等值电路如下图所示。,均匀无损导线的等值电路,7.1.2 波阻抗和波速,在dt时间内，波前进了dx，长dx的导线，电容为C0dx，通过电流i充电到u，因此有,在dt时间内，长dx的导线，电感为L0dx，已建立电流i ，产生的磁通为L0dx i，因此导线上的电压u为,（7-1）,（7-2）,（7-1）,（7-2）,（7-3）,（7-4）,（7-7）,（7-5）,（7-6）,（7-10）,（7-11

5、）,（7-8）,（7-9）,由式（7-3）可知，在无损均匀导线中，某点的正，反方向电压波与电流波的比值是一个常数，该常数具有电阻的量纲，称为导线的波阻抗。,（7-3）,波阻抗与电阻的物理含义比较： 波阻抗 电阻 表示电压波与电流波的比值 ，大 表示电压与电流的 小取决于导线单位长度的电感和 比值，大小与导线长 电容，与长度无关； 度和导线材质有关； 表征导线周围介质获得或存储电磁 吸收并转变为热能 能的大小，并不消耗； 消耗掉； 波阻抗具有正负号，表示不同方向 没有正负号。 的流动波。,波阻抗表示电压波与电流波的比值 ，大小取决于导线单位长度的电感和电容，与导线的几何尺寸、悬挂高度和周围的介质

6、有关。 架空线路的波阻抗约300500， 电缆线路的波阻抗约1050 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。 架空线路的波速约每微秒300公里， 电缆线路的波速约每微秒150公里,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。,均匀无损单导线的方程组为： 波动方程解为,7.1.3 波动方程及其解,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。 电压波的符号只取决于它的极性(导线对地电容上相应电荷的符号),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，而且与电荷的运动方向有关。,7.1.4 前行波和反行波,小 结,电压u由朝着x的正方向运动的电压波uf和朝着x的负方向运动的电压波ub叠加而成；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。 电压波与电流波的比值为常数，具有电阻相同的量纲，称为波阻抗。,波阻抗大小取决于导线单位电感和电容，与