文档介绍：第五章线路和绕组中的波过程
电力系统事故绝大多数是绝缘事故,而过电压是使绝缘损坏的主要原因。
超过系统最高运行电压而对绝缘有危害的电压升高称为过电压(overvoltage)。根据产生过电压的原因不同,过电压分为两类:
外部过电压:由于外部因素(雷击)作用于电力系统而引起的的过电压;
内部过电压:由于电力系统内部在故障或开关操作时发生电磁振荡而引起的过电压。
一、波过程的一些基本概念
1、什么是波过程
分布参数电路(长线路或高频率时)中的电磁暂态过程属于电磁波的传播过程,该过程简称为波过程(电路中的电压既是时间的函数也是空间的函数)。
2、波是怎样沿着线路传播的?
电磁场沿线路传播——电压波(建立电场)和电流波(建立磁场)的流动过程。
第一节均匀无损导线的波过程
3、波阻抗
定义式:Z=
计算式: Z=
对架空线路:约为几百欧,线路电晕后Z将减小;
对电缆:约为几十欧。
注意:分布电路中的波阻抗与集中电路中的电阻的区别:
①前者是储能元件,后者是耗能元件
②前者与线路长度无关,后者与线路长度有关。
4、波速
定义式:v=
计算式:v=
架空线路:等于光速
电缆:约等于一半的光速
5、电磁场能量
同方向传播的电压波与电流波在导线周围空间获得的电场能和磁场能相等。
二、波过程的基本规律(分析与计算,略)
解析法(繁琐,通常不采用)
行波法(直观,特别适合于计算数值计算)
可得到如是的一组方程组:
物理意义:
线路中传播的任意波形的电压和电流,可分解成向前传播的前行波和反向传播的反行波的叠加。或者说,线路上某点某时刻的电压(或电流)为通过该点的前行电压波(电流波)与反行电压波(电流波)的代数和。前行电压波与前行电流波的符号总是相同,反行电压波与反行电流波的符号总是相反。
从这些基本方程式出发,再加上初始条件和边界条件,就可以计算线路上任一时刻、任一点的电压或电流了。
小结
分布参数电路中的电磁暂态过程属于电磁波的传播过程,简称波过程。
以波的形式沿导线传播通常称为行波。波阻抗与波速度是分布参数电路中的两个重要参数。它们只与导线的单位长度的电感与单位长度的对地电容有关,与线路长度无关。
导线上任一点任一时刻的电压(或电流)等于通过该点的前行波电压(或电流)与反行波电压(或电流)的代数和,前行波电压与伴随的前行波电流之比等于Z,而反行波电压与伴随的反行波电流之比为-Z。
一、折射波、反射波的计算
1、折、反射系数的计算
根据波传播的基本规律和节点的边界条件,可得
。
第二节波的折射与反射
——电压波的折射系数
——电压波的反射系数
2、几种特例分析
(1)线路末端短路(即Z2=0)
此时a=0,β=-1,即电压波为负全反射,使在反射波所到之处的电压下降为零,而电流上升一倍。
从能量守恒的角度来看,这是由于末端短路接地,末端电压为零,入射波的全部能量转变为磁场能量之故。