第8章 线路和绕组中的波过程.ppt

高电压工程基础 例8-6 某 220 kV 输电线路架设双避雷线，它们通过金属杆塔彼此连接。雷击塔顶时，求避雷线 1，2 对导线 3 的耦合系数。 边界条件：z11 = z22，z12 = z21，z13 = z31，z23 = z32，i1 = i2，i3 = 0，u1 = u2 = u。 解：列方程： 高电压工程基础 例8-7 图示为一对称三相系统，求三相同时进波时的总波阻抗。 解：列方程： 边界条件：u1 = u2 = u3 = u；若三相导线对称 分布，且均匀换位，则有 z11 = z22 = z33 = zs， z12 = z23 = z31 = zm，i1 = i2 = i3 = i。 三相同时进波时，每相导线的等值阻抗增大为 Zs + 2Zm ，比单相导线单独存在时大，这是由于相邻导线的电流通过互波阻抗在本导线上产生感应电压，使其波阻抗相应增大。 高电压工程基础 8.6 冲击电晕对线路上波过程的影响 导线与大地不是理想导体，总是有电阻的。导线与大地间还有漏电导。行波在传播过程中，总要在这些电阻、电导上消耗掉一部分能量，因而使行波发生衰减与变形。 波沿导线传播过程中发生衰减和变形的决定因素是电晕，所以本节只讨论冲击电晕对线路上波过程的影响。 冲击电晕的产生 当导线或避雷线受到雷击或线路操作时，将产生幅值较高的冲击电压。当它超过导线的起始电晕电压时，导线周围会产生强烈的冲击电晕。 * * 《高电压工程基础》 施围 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著 刘青（西安科技大学）制作 高电压工程基础 第8章 线路和绕组中的波过程 8.1 波在单根均匀无损导线上的传播 8.2 行波的折射与反射 8.3 行波通过串联电感与旁过并联电容 8.4 行波的多次折、反射 8.5 行波在无损平行多导体中的传播 8.6 冲击电晕对线路上波过程的影响 8.7 变压器绕组中的波过程 8.8 旋转电机绕组中的波过程 高电压工程基础 8.1 波在单根均匀无损导线上的传播 8.1.1 单根输电线路的等值电路 L0，R0，C0，G0 ：表示导线单位长度上的电感、电阻、对地 电容和电导。 高电压工程基础 无损导线的等效电路（不计 R0、G0 ） 8.1.2 波阻抗与波速 根据电荷关系可知： 根据磁链关系可知： 波阻抗 波速 高电压工程基础 架空线的波阻抗一般在 300 ~ 500Ω 范围内；对电缆线路，约在 10 ~ 100Ω 之间。 波速与导线周围介质有关，与导线的几何尺寸及悬挂高度无关。对架空线路v≈3×108 m/s，接近光速；对于电缆，v≈1.5×108 m/s，为光速的一半。 高电压工程基础 8.1.3 波动方程及其解 高电压工程基础 8.1.4 前行波和反行波 前行电压波 反行电压波 前行电流波 反行电流波 高电压工程基础 综上所述，可得出描述行波在均匀无损单根导线上传播 的基本规律的四个方程。 物理意义：导线上任何一点的电压或电流，等于通过该点 的前行波与反行波之和；前行波电压与电流之比等于 +Z；反 行波电压与电流之比等于 -Z。 高电压工程基础 例8-1 沿高度 h 为 10m，导线半径为 10mm 的单根架空线 有一幅值为 700kV 过电压波运动，试求电流波的幅值。 解：导线的波阻抗 Z 为： 电流波幅值为： 例8-2 在上例中，如还有一幅值为 500kV 的过电压波反向运动，试求此两波叠加范围内导线的电压和电流。 高电压工程基础 解：反行波电流幅值为： 两波叠加范围内，导线对地电压、电流为： 高电压工程基础 8.2 行波的折射与反射 Z1 Z2 u1f u2f u1b 8.2.1 折射系数和反射系数 高电压工程基础 线路末端开路时 电压反射波与入射波叠加，使末端电压上升一倍，电流为 零。即波到达开路的末端时，全部磁场能量变为电场能量。 高电压工程基础 线路末端短路时 电压的反射波与入射波符号相反，数值相等，故末端电 压为零，电流上升一倍。即全部电场能量转变为磁场能量， 使电流上升一倍。 高电压工程基础 Z1 ≠ Z2 的两导线相连 (a) Z1Z2, u1f u2f (b) Z1Z2, u1f u2f 高电压工程基础 Z1 = Z2 时 没有行波的反射现象，波形不发生任何变化。当 R = Z1