高壓教材第三篇課件-第六章輸電線路和繞組中的波過程-第三節(jié)行波的多次折、反射

《高電壓技術(shù)（第三版）》課件之三第

三

篇

電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合課件制作者浙江大學(xué) 陶雪梅電力系統(tǒng)過電壓內(nèi)部過電壓直接雷擊過電壓雷電過電壓感應(yīng)雷擊過電壓?

過電壓的概念：指電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的對(duì)絕緣有危險(xiǎn)的電壓升高和電位差升高。?

過電壓的分類：工頻電壓升高暫時(shí)過電壓操作過電壓諧振過電壓過電壓的概念與分類

波過程實(shí)質(zhì)上是能量沿著導(dǎo)線傳播的過程，即在導(dǎo)線周圍空間儲(chǔ)存電磁能的過程。

從電磁場(chǎng)方程組出發(fā)來展示這一過程將比較繁復(fù)，為方便起見，一般都采用以積分量u和i表示的關(guān)系式，而且采用分布參數(shù)電路和行波理論來進(jìn)行分析。第六章輸電線路和繞組中的波過程實(shí)際電力系統(tǒng)中常會(huì)遇到一些并不太長(zhǎng)的線路，會(huì)出現(xiàn)多次的折、反射，這時(shí)常需用網(wǎng)格法來計(jì)算多次折、反射波過程。第三節(jié)

行波的多次折、反射設(shè)一無限長(zhǎng)直角波U0從線路1投射到節(jié)點(diǎn)A上來;折射波α1U0→Z0

→

B點(diǎn);B點(diǎn)產(chǎn)生折射波α1

α2U0和反射波α1

β2U0;α1

β2U0

→Z0

→

A點(diǎn)，產(chǎn)生反射波α1β2β1U0，它又沿著Z0投射到B點(diǎn)，在B點(diǎn)產(chǎn)生的第二個(gè)反射波α1

β2

β1U02又向A點(diǎn)傳去，如此等等。折射系數(shù)α1

、α2和反射系數(shù)β1、β2的計(jì)算式如下:1 02

Z

0

1

Z

Z，Z

0

Z

22

Z

0

2 1 0Z

1

Z

0

1

Z

Z，

2 02 02Z

ZZ

Z線路各點(diǎn)上的電壓即為所有折、反射波的疊加，但要注意它們到達(dá)時(shí)間的先后，波傳過長(zhǎng)度為l0的中間線段所需的時(shí)間

τ

=

l0/

v0

（式中v0為中間線段的波速）。以節(jié)點(diǎn)B上的電壓為例，參照?qǐng)D6-23中的網(wǎng)格圖，以入射波U0到達(dá)A點(diǎn)的瞬間作為時(shí)間的起算點(diǎn)（t=0），則節(jié)點(diǎn)B在不同時(shí)刻的電壓為：uB

0uB

12U0uB

12

(1

12

)U021 2 01 21 2(

)

]Uu

[1

B當(dāng)0≤t<τ

時(shí)，當(dāng)τ

≤t<3τ

時(shí)，當(dāng)3τ

≤t<5τ

時(shí)，當(dāng)5τ

≤t<7τ

時(shí)，當(dāng)t→∞時(shí)，即n

→∞時(shí)，節(jié)點(diǎn)B上的電壓最終幅值將為00212

Z

2U

UZ

ZU B當(dāng)發(fā)生第n次折射后，即當(dāng)(2n-1)τ

≤t<(2n+1)τ時(shí)，節(jié)點(diǎn)B上的電壓將為)

n21210 1 21

1

(

u

U

B式中α表示波從線路1直接傳入線路2時(shí)的電壓折射系數(shù)，這意味著進(jìn)入線路2的電壓最終幅值只由Z1和Z2來決定，而與中間線段的存在與否無關(guān)。雖然進(jìn)入線路2的電壓最終幅值只由Z1和Z2來決定，而與中間線段的存在與否無關(guān)。但是中間線段的存在及其波阻抗Z0的大小決定著uB的波形、特別是它的波前，現(xiàn)分別討論如下：(1)如果Z0<Z1和Z2（例如在兩條架空線之間插接一段電纜），則β1和β2均為正值，因而各次折射波都是正的，總的電壓uB逐次疊加而增大，如圖6-24（a）所示。若Z0<<Z1和Z2，表示中間線段的電感較小、對(duì)地電容較大（電纜就是這種情況），就可以忽略電感而用一只并聯(lián)電容來代替中間線段，從而使波前陡度下降了。Uo

lo

Z1A 馬，vo

B馬，的斗 ！←(a)2lv2VQUoZ1loA Zo,vo

B馬，V2

斗（盼

的不同波阻抗組合下的

問波形圖

6

-

24(a) Zo

<Z1

和

Z2

或

Zo

>Z1

和

Zz

;Cb)

Z1<Zo

<Zz

或

Z1>Zo

>Z2UsUB（2）如果Z0>Z1和Z2（例如在兩條電纜線路中間插接一段架空線），則 β1和β2皆為負(fù)值，但其乘積（β1β2）仍為正值，所以折射電壓uB也逐次疊加增大，其波形亦如圖6-24（a）所示。若Z0>>Z1和Z2,表示中間線段的電感較大、對(duì)地電容較小，因而可以忽略電容而用一只串聯(lián)電感來代替中間線段，同樣可使波前陡度減小。（3）如果Z1<Z0<Z2，此時(shí)的β1<0，

β2>0，乘積（

β1β2）為負(fù)值，這時(shí)uB的波形將是振蕩的，如圖6-24（b）所示，但uB的最終穩(wěn)態(tài)值U