高電壓技術(shù)線路上的波過(guò)程

電力系統(tǒng)過(guò)電壓大氣過(guò)電壓（雷擊過(guò)電壓）內(nèi)部過(guò)電壓直擊雷過(guò)電壓感應(yīng)雷過(guò)電壓工頻穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓電容效應(yīng)非對(duì)稱(chēng)接地故障甩負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)由感性變成容性負(fù)荷工頻過(guò)電壓工頻暫態(tài)過(guò)電壓操作過(guò)電壓操作電容器組過(guò)電壓操作空載線路過(guò)電壓解列過(guò)電壓操作電感負(fù)荷過(guò)電壓：弧光接地過(guò)電壓空載變壓器電抗器電弧爐變壓器組電動(dòng)機(jī)等甩負(fù)荷時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)引起的機(jī)電過(guò)程諧振過(guò)電壓鐵磁諧振過(guò)電壓參數(shù)諧振過(guò)電壓水輪發(fā)電機(jī)不對(duì)稱(chēng)短路或負(fù)荷嚴(yán)重不平衡引起諧振由串聯(lián)補(bǔ)償線路中的鐵磁諧振和異步電機(jī)的自勵(lì)磁斷路器非全相拒動(dòng)引起諧振限制措施：無(wú)間隙避雷器；同步斷路器；可控電抗器；靜止和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二線路上的波過(guò)程現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二主要內(nèi)容1、波過(guò)程的物理概念2、波動(dòng)方程3、行波的折射和反射4、彼德遜法則（集中參數(shù)等值電路）5、波經(jīng)過(guò)電容和電感6、波的多次折反射7、波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播（耦合系數(shù)）8、沖擊電暈對(duì)波過(guò)程的影響現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二集中參數(shù)和分布參數(shù)的區(qū)別劃分兩者的依據(jù):當(dāng)該元件的線性尺寸L》所傳播的電磁波波長(zhǎng)λ時(shí),即電磁波波長(zhǎng)較小時(shí)要用分布參數(shù)如：L=50Km工頻λ=V/f=3x108m/sx1/50=6000Km

λ=120L，需用集中參數(shù)來(lái)計(jì)算雷電沖擊λ=VT=3x108m/sx50x10-6s=15Km

λ=0.3L，需用分布參數(shù)來(lái)計(jì)算不同時(shí)刻線路各點(diǎn)的電壓與電流變化6000Km50Km15Km50Km現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二1.波過(guò)程的物理概念電源向電容充電，在導(dǎo)線周?chē)⑵痣妶?chǎng)，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(yuǎn)處電容要間隔一段時(shí)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(guò)導(dǎo)線的電感，在導(dǎo)線周?chē)⑵鸫艌?chǎng)。電流波以同樣速度沿x方向流動(dòng)現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二電壓波和電流波沿線路的流動(dòng)，實(shí)際上就是電磁波沿線路的傳播過(guò)程電壓波和電流波的關(guān)系電流波和電壓波沿導(dǎo)線的傳播過(guò)程實(shí)際上就是電磁能量傳播的過(guò)程

現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二2.單根無(wú)損線波動(dòng)方程現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二采用運(yùn)算微積求解：拉氏變換現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二根據(jù)拉氏變換的延遲定理

變量置換波動(dòng)方程現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二前行波和反行波電壓前行波以速度v向x方向運(yùn)動(dòng)電壓反行波以速度v向x反方向運(yùn)動(dòng)即：t=t1時(shí)，位置x1點(diǎn)的電壓為Ua

t=t時(shí),位置x點(diǎn)的電壓為UaUaUaUaUa現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2qZ1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二電壓波和電流波的關(guān)系電壓波與電流波通過(guò)波阻抗Z相互聯(lián)系電壓波符號(hào)只與地電容電荷的符號(hào)有關(guān)電流波符號(hào)由電荷符號(hào)和運(yùn)動(dòng)方向決定現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二波阻抗表示同一方向傳播的電壓波與電流波之間的比例大小不同方向的行波，Z前面有正負(fù)號(hào)Z只與單位長(zhǎng)度的電感和電容有關(guān)，與線路長(zhǎng)度無(wú)關(guān)既有前行波，又有反行波波在行進(jìn)過(guò)程中不改變波形及幅值單根無(wú)損線波過(guò)程特點(diǎn)

現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二3.

波的折射和反射線路參數(shù)突然改變引起邊界條件：在節(jié)點(diǎn)A只有一個(gè)電壓和電流Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q當(dāng)Z1>Z2時(shí)，U1f<0,U2q<U1q電壓折射系數(shù)αU電壓反射系數(shù)βU現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二Z1Z212u1qAZ1Z212u1qAu1fu2q當(dāng)Z1<Z2時(shí)，U1f>0,U2q>U1q現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二

線路末端開(kāi)路電壓折射系數(shù)=2，電壓反射系數(shù)=1能量角度解釋?zhuān)篜2=0，全部能量反射回去，使線路上反射波到達(dá)的范圍，單位長(zhǎng)度總能量等于入射波能量的2倍，反射波到達(dá)后線路電壓為2倍的入射波，電流為零，磁場(chǎng)能量也為零，全部能量都儲(chǔ)存在電場(chǎng)Z1u1q=EAu1f=EZ1i1q=E/Z1Ai1f=-E/Z1U1q=EA現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二

線路末端短路電壓折射系數(shù)=0，電壓反射系數(shù)=-1能量角度解釋?zhuān)阂驗(yàn)榫€路末端接地短路，入射波到達(dá)末段后，全部能量反射回去成為磁場(chǎng)能量，電壓為0，電流增加1倍

Z1u1q=EAu1f=-EZ1i1q=E/Z1Ai1f=E/Z1U1q=EA現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二

線路末端接有負(fù)載電阻R=Z1

電壓折射系數(shù)=1，電壓反射系數(shù)=0相當(dāng)于線路末端接于另一波阻抗相同的線路，波到達(dá)末端后無(wú)反射

接有載電阻和另一波阻抗相同的線路兩種情況的物理意義相同嗎？

AZ1u1q=EAR=Z1Z1i1q=E/Z1R=Z1Z1u1q=EAR=Z1現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二ABUqUqUfatatatatatatatUq=atUf=a(t-2τ)τ=L/vL斜角波傳播過(guò)程現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二4.集中參數(shù)等值電路（彼德遜法則）

適用范圍：入射波必須沿分布參數(shù)線路傳播而來(lái)，和節(jié)點(diǎn)相連的線路必須無(wú)窮長(zhǎng)或反射波沒(méi)有到達(dá)計(jì)算點(diǎn)Z2Z1Z2u1q(t)Ai2u2u2q(t)Z1i2q2u1q(t)Z2U2q(p)Z1I2q(p)2U1q(p)現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二例題：某變電所母線上接有ｎ條線路，其中某一條線路落雷，電壓幅值為U0

的雷電流自該線路侵入變電所，求母線上的電壓。n-1n-1條出線u0zz母線２U0zzzz折射系數(shù)：現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二5.

波經(jīng)過(guò)電容和電感Z1Z212u1q=EACZ2U2q(p)Z1I2q(p)2E/p1/pCAZ1Z2u1q=EACu2qu1f波經(jīng)過(guò)電容現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二Z2U2q(p)Z1I2q(p)2E/pZ1Z212u1q=EALu2qu1fpLAZ1Z2u1q=EAL波經(jīng)過(guò)電感現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二最大陡度發(fā)生在t=0時(shí)刻只要增加電容或電感就可以將限制侵入波的陡度在無(wú)窮長(zhǎng)的直角波作用下，電容和電感對(duì)最終的穩(wěn)態(tài)值沒(méi)有影響，因?yàn)橹绷麟妷鹤饔孟?，電容相?dāng)于開(kāi)路、電感相當(dāng)于短路

現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二6.

波的多次折反射現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二7.波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播靜電方程現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二考慮到為第k根導(dǎo)線中的電流

現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二平行多導(dǎo)線的耦合系數(shù)導(dǎo)線1對(duì)導(dǎo)線2的耦合系數(shù)<1現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有32頁(yè)\編輯于星期二平行多導(dǎo)線的耦合系數(shù)隨導(dǎo)線之間距離的減小而增大，兩根導(dǎo)線越靠近，其耦合系數(shù)越大耦合系數(shù)是輸電線路防雷計(jì)算的一個(gè)重要參數(shù)由于耦合作用，當(dāng)導(dǎo)線1上有電壓波作用時(shí)，導(dǎo)線1、2之