输电线路和绕组中的波过程

输电线路和绕组中的波过程过电压的概念：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。过电压的概念与分类过电压的分类：第2页,共16页，2024年2月25日，星期天本篇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。本篇主要内容第3页,共16页，2024年2月25日，星期天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研究比较繁复，方便起见，一般都采用以积分量u和I表示的关系式，而且必须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（0－Um）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。第4页,共16页，2024年2月25日，星期天换言之，线路各点的电压和电流都将是不同的，根本不能将线路各点的电路参数合并成集中参数来处理问题。为了便于比较，可取工频正弦电压的第一个1/4周波（0－Um）作为波前，那么这时的波前时间为5000us，整个波前分布在1500km长的导线上（如图6－1）。第5页,共16页，2024年2月25日，星期天第一节波沿均匀无损单导线的传播

线路方程及解波速和波阻抗均匀无损单导线波过程的基本概念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本规律，先从理想的均匀无损单导线入手。第6页,共16页，2024年2月25日，星期天一、线路方程及解单导线等值电路如右图设单位长度线路的电感和电容均为恒值，分别为L0和C0；忽略线路的能量损耗，得均匀无损所示第7页,共16页，2024年2月25日，星期天均匀无损单导线的方程组为：波动方程解为第8页,共16页，2024年2月25日，星期天式中

(6-5)(6-6)第9页,共16页，2024年2月25日，星期天

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,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。第10页,共16页，2024年2月25日，星期天二、波速和波阻抗

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。行波在均匀无损单导线上的传播速度架空单导线的L0和C0可由下式求得（H/m)(F/m)第11页,共16页，2024年2月25日，星期天特别注意点：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。第12页,共16页，2024年2月25日，星期天

Z＝u′/i′架空线路的波阻抗约在300～500Ω之间电缆线路的波阻抗约在10～50Ω之间。

波阻抗Z是电压波与电流波之间的一个比例常数第13页,共16页，2024年2月25日，星期天波阻抗与电阻的比较相同点：1.与电源频率或波形无关；

2.功率表达式相同。不同点：1.波阻抗是一个比例常数，与长度无关，R与长度成正比；

2.波阻抗从电源吸收的功率和能量以电磁能的形式储存在导线周围的媒质中，并为消耗掉。R以热能散失。第14页,共16页，2024年2月25日，星期天传播过程如图所示三、均匀无损单导线波过程的基本概念第15页,共16页，2024年2月25日，星期天小结电压u由朝着x的正方向运动的电压波u‘和朝着x的负方向运动的电压波u“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。

波速与导线周围媒质的性质有关，而与导线