線路和繞組中的波過程

線路和繞組中的波過程演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有60頁\編輯于星期日線路和繞組中的波過程現(xiàn)在是2頁\一共有60頁\編輯于星期日3電力系統(tǒng)中的各種絕緣在運行中除了受長期工作電壓的作用外，還會受到各種比工作電壓高得多的電壓的短時作用，這種電壓就稱之為過電壓。過電壓就是指電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的對絕緣有危險的電壓升高和電位升高?，F(xiàn)在是3頁\一共有60頁\編輯于星期日4過電壓的分類工頻電壓暫時過電壓內(nèi)部過電壓諧振過電壓操作過電壓電力系統(tǒng)過電壓直擊雷過電壓雷電過電壓感應(yīng)雷過電壓現(xiàn)在是4頁\一共有60頁\編輯于星期日5§7-1無損耗單導(dǎo)線線路中的波過程波傳播的過程現(xiàn)在是5頁\一共有60頁\編輯于星期日6電源向電容充電，在導(dǎo)線周圍建立起電場，靠近電源的電容立即充電，并向相鄰的電容放電；由于電感作用，較遠處電容要間隔一段時間才能充上一定的電荷，電壓波以某速度沿線路傳播；隨著線路電容的充放電，將有電流流過導(dǎo)線的電感，在導(dǎo)線周圍建立起磁場。電流波以同樣速度沿x方向流動?，F(xiàn)在是6頁\一共有60頁\編輯于星期日7一般單條架空線路的長度在幾百公里以內(nèi)。工頻時：一個周期為20ms，在架空線上波傳播距離6000km。雷電沖擊：上升沿1.2μS，在架空線上波傳播距離300m。可見在頻率較高的情況下，不得不考慮波的傳播速度?，F(xiàn)在是7頁\一共有60頁\編輯于星期日8波沿單根無損線傳播的基本規(guī)律現(xiàn)在是8頁\一共有60頁\編輯于星期日9采用拉氏變換求解得：簡化表示為式中：為波速，為波阻抗。分別是單位長度線路的電感和對地電容?，F(xiàn)在是9頁\一共有60頁\編輯于星期日10現(xiàn)在是10頁\一共有60頁\編輯于星期日11Q1:一條10km的線路，已知單位長度的電感為L0，對地電容為C0。問這條線路上波速為多少？線路波阻抗為多少？Q2:另外一條100km的同類型線路，單位長度的電感也為L0，對地電容也為C0。問這條線路上波速又為多少？線路波阻抗又為多少？現(xiàn)在是11頁\一共有60頁\編輯于星期日12對于架空線：

式中h為導(dǎo)線離地面的平均高度（m）,r為導(dǎo)線的半徑（m），μ0、ε0分別為空氣的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)。因此：架空線中：v＝＝300000km/s現(xiàn)在是12頁\一共有60頁\編輯于星期日13單根無損線波過程特點波阻抗Z表示同一方向傳播的電壓波與電流波之間的比例大??；不同方向的行波，Z前面有正負號；Z只與單位長度的電感和電容有關(guān)，與線路長度無關(guān)；既有前行波，又有反行波時：思考：波阻抗Z與電阻的物理意義不同，表現(xiàn)在哪些方面？現(xiàn)在是13頁\一共有60頁\編輯于星期日14一、波的折反射實際工程中波可能遇到線路參數(shù)突變的地方（節(jié)點）架空線--電纜架空線--終端（開路、短路）u1q：入射波u2q：折射波u1f：反射波§7-2行波的折射和反射現(xiàn)在是14頁\一共有60頁\編輯于星期日15二、折反射波的計算－折、反射系數(shù)Z1上：u=u1q+u1fi=i1q+i1fZ2上：u=u2qi=i2qA點既在Z1上又在Z2上：uA=u1q+u1f=u2qiA=i1q+i1f=i2q又：u1q=z1i1qu2q=z2i2qu1f=－z1i1f入射波U0=U1q現(xiàn)在是15頁\一共有60頁\編輯于星期日161+βu=αu節(jié)點電壓連續(xù)1+βi=αi節(jié)點電流連續(xù)

現(xiàn)在是16頁\一共有60頁\編輯于星期日17z1=z2z1<z2z1>z2現(xiàn)在是17頁\一共有60頁\編輯于星期日18電壓正的全反射電流負的全反射電壓負的全反射電流正的全反射現(xiàn)在是18頁\一共有60頁\編輯于星期日19線路末端接有與線路波阻抗Z相等的集中參數(shù)電阻R電壓波和電流波在線路末端不產(chǎn)生折射和反射--匹配現(xiàn)在是19頁\一共有60頁\編輯于星期日20三、彼德遜法則（等值集中參數(shù)定理）現(xiàn)在是20頁\一共有60頁\編輯于星期日21適用條件：1.入射波必須是沿分布參數(shù)線路傳播而來。2.被入射線路(Z2)必須為無窮長或反射波尚未到達待求解點?，F(xiàn)在是21頁\一共有60頁\編輯于星期日22波阻抗為Z長度為l的電纜充電到電壓E，t=0時刻合閘于波阻抗為Z長度為l的電纜，求合閘后節(jié)點1、2、3的電壓。例題：現(xiàn)在是22頁\一共有60頁\編輯于星期日23解：（1）根據(jù)分布參數(shù)線路上電壓為前行波和反行波的疊加

E=uq+ufi=iq+if=0uq=ziq

uf=－zif

求得t=0-時：uq=uf=E/2

（2）求2-1和2-3的反射系數(shù)：β1＝1β2＝1現(xiàn)在是23頁\一共有60頁\編輯于星期日24（3）畫出不同時刻1、2、3點上的電壓波形t=0u1（0－）＝Eu2（0－）＝Eu3（0－）＝0u1（0＋）＝E/2+β1E/2=Eu2（0＋）＝E/2

u3（0+）＝00<t<τu1（t）=E/2+β1E/2=E

u2（t）=E/2u3（t）＝0現(xiàn)在是24頁\一共有60頁\編輯于星期日25t=τu1（τ

－）＝E/2+β1E/2=E

u2（τ

－）＝

E/2

u3（τ

－）＝0u1（τ

＋）＝0u2（τ

＋）＝E/2

u3（τ

+）＝E/2+β2E/2=E現(xiàn)在是25頁\一共有60頁\編輯于星期日26τ<t<2τu1（t）=0

u2（t）=E/2u3（t）＝E/2+β2E/2=E現(xiàn)在是26頁\一共有60頁\編輯于星期日27t=2τu1（2τ

－）＝0u2（2τ

－）＝E/2

u3（2τ

－）＝E/2+β2E/2=Eu1（2τ

＋）＝0u2（2τ

＋）＝E/2

u3（2τ

＋）＝E/2+β2E/2=E現(xiàn)在是27頁\一共有60頁\編輯于星期日282τ<t<3τu1（t）=0

u2（t）=E/2u3（t）＝E/2+β2E/2=E現(xiàn)在是28頁\一共有60頁\編輯于星期日29t=3τu1（3τ－）＝0u2（3τ

－）＝E/2

u3（3τ

－）＝E/2+β2E/2=Eu1（3τ

＋）＝E/2+β1E/2=Eu2（3τ

＋）＝E/2

u3（3τ

＋）＝0現(xiàn)在是29頁\一共有60頁\編輯于星期日303τ<t<4τu1（t）=E/2+β1E/2=E

u2（t）=E/2u3（t）＝0現(xiàn)在是30頁\一共有60頁\編輯于星期日31t=4τu1（4τ－）＝

E/2+β1E/2=E

u2（4τ－）＝E/2

u3（4τ－）＝0u1（4τ＋）＝E/2+β1E/2=Eu2（4τ＋）＝E/2

u3（4τ＋）＝0現(xiàn)在是31頁\一共有60頁\編輯于星期日32現(xiàn)在是32頁\一共有60頁\編輯于星期日33線路中的波過程(二)現(xiàn)在是33頁\一共有60頁\編輯于星期日34§7-3波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容時間常數(shù)：電壓折射系數(shù)：波通過串聯(lián)電感現(xiàn)在是34頁\一共有60頁\編輯于星期日35電感中的電流不能突變，初始瞬間相當(dāng)于開路直角波通過電感后改變?yōu)橹笖?shù)波，降低了行波陡度現(xiàn)在是35頁\一共有60頁\編輯于星期日36時間常數(shù)：電壓折射系數(shù)：波通過并聯(lián)電容現(xiàn)在是36頁\一共有60頁\編輯于星期日37電容中的電壓不能突變，初始瞬間相當(dāng)于短路直角波通過電容后改變?yōu)橹笖?shù)波，降低了行波陡度現(xiàn)在是37頁\一共有60頁\編輯于星期日38最大陡度發(fā)生在t=0時刻串聯(lián)電感時最大陡度僅取決于z2和L并聯(lián)電容時最大陡度僅取決于z1和c只要增加電容或電感就可以限制侵入波的陡度在無窮長的直角波作用下，電容和電感對最終的穩(wěn)態(tài)值沒有影響，因為直流電壓作用下，電容相當(dāng)于開路、電感相當(dāng)于短路小結(jié)現(xiàn)在是38頁\一共有60頁\編輯于星期日39【例】幅值E＝100kV的直角波，發(fā)電機繞組Z2=800Ω，繞組每匝長度為3m，匝間絕緣耐壓為600V，繞組中波的傳播速度v=6107m/s。求用并聯(lián)電容器來保護匝間絕緣時所需的電容值現(xiàn)在是39頁\一共有60頁\編輯于星期日40§7-4波的多次折反射現(xiàn)在是40頁\一共有60頁\編輯于星期日41現(xiàn)在是41頁\一共有60頁\編輯于星期日42現(xiàn)在是42頁\一共有60頁\編輯于星期日43計及電暈(r增加,C增加）時的波速度波經(jīng)過傳播距離l后的時延為§7-6沖擊電暈引起波的衰減和變形現(xiàn)在是43頁\一共有60頁\編輯于星期日44沖擊電暈使導(dǎo)線間的耦合系數(shù)增大

發(fā)生電暈以后在導(dǎo)線周圍積聚起空間電荷，好像增大了導(dǎo)線半徑導(dǎo)線的自波阻抗減小，由導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)k=z12/z11可知，耦合系數(shù)便因此而增大電暈使導(dǎo)線間的耦合系數(shù)隨電壓瞬時值而變化，電壓越高，耦合系數(shù)越大工程上的沖擊電暈時的耦合系數(shù)電暈校正系數(shù)現(xiàn)在是44頁\一共有60頁\編輯于星期日45沖擊電暈時的動態(tài)波阻抗動態(tài)波阻抗考慮沖擊電暈后波阻抗降低20～30％現(xiàn)在是45頁\一共有60頁\編輯于星期日46第七章P240-241:7-1;7-3;7-9補充：1、無窮長直角波入侵單相變壓器繞組，定性畫出繞組上的初始電位分布，穩(wěn)態(tài)電位分布和最大電位包絡(luò)線，并舉出改善繞組初始電位分布的方法。2、請寫出反應(yīng)無損耗單導(dǎo)線波過程基本規(guī)律的四個方程式，并簡述其物理意義?，F(xiàn)在是46頁\一共有60頁\編輯于星期日47§7-9變壓器繞組中的波過程沿線路入侵的過電壓波，在繞組內(nèi)部將引起電磁振蕩過程，在繞組的主絕緣和縱絕緣上產(chǎn)生過電壓。變壓器繞組中的波過程與下列三個因素有很大的關(guān)系：（1）繞組的接法；（星形或三角形）（2）中性點接地方式；（接地還是不接地）（3）進波情況。（一相、兩相或三相進波）現(xiàn)在是47頁\一共有60頁\編輯于星期日48一、單相變壓器繞組中的波過程（1）假定繞組的基本電氣參數(shù)在繞組中各處均相同；（2）忽略電阻和電導(dǎo)；（3）不單獨計入各種互感，而把它們的作用歸并到自感中去?，F(xiàn)在是48頁\一共有60頁\編輯于星期日49單相繞組波過程簡化等值電路：L0dxK0/dxC0dx現(xiàn)在是49頁\一共有60頁\編輯于星期日50當(dāng)沖擊電壓剛投射到變壓器繞組時，變壓器的等值電路可進一步簡化為電容鏈：

U0K0/dxK0/dxC0dxC0dx

x=0x

dx

現(xiàn)在是50頁\一共有60頁\編輯于星期日511、初始電位分布

dxQ+dQuQK0/dxC0dxdx設(shè)某一K0/dx上有電荷Q，則Q=K0/dx（－du）………(1)C0dx上的電荷就等于Q電荷在x方向增量的負數(shù)。－dQ=（C0dx）u………..(2)（1）式微分后代入（2）式得：x……(3)現(xiàn)在是51頁\一共有60頁\編輯于星期日52(3)式的解為：式中：A、B為常數(shù)，由邊界條件決定。（1）當(dāng)繞組末端短路接地時：

x=0,u=U0;x=l,u=0。代入上式得：于是：現(xiàn)在是52頁\一共有60頁\編輯于星期日53（2）末端開路情況

x＝0,u=U0;x=l,Q|x=l=0,即：此