第六章 输电线路和绕组中的波过程 高电压技术知识课件.pptVIP

若以波到达 1 点的时间为计时起点，则线路 Z3 上的前行波，即节点 2 电压 u2 (t ) 的表达式为： 在无穷长直角波作用下，当 n →∞ 时，线段 2 充满了电磁能量，已不再起作用。即对节点 2 电压的最终幅值没有影响，折射系数与无Z2时相同。 线段 Z1 ，Z2，Z3 波阻抗的相对数值对 u2 (t ) 波形的影响： Z1 Z2，Z3 Z2时β21，β23 都为正值，各次折射波都为正，逐次叠加 。若 Z2 比 Z1，Z3 小得多，略去中间线段的电感，相当于并联一个电容，波的陡度降低。 Z1 Z2，Z3 Z2时β21，β23 都为负值，β21β23 为正，折射波逐次叠加。若Z2 比 Z1，Z3 都大，略去中间线段的对地电容，相当于串联一个电感，波的陡度降低。 图6-17 不同波阻抗组合下的 u2波形 Z1 Z2 Z3 时 β21 0，β23 0，β21β23 为负。这在种条件下，u2 (t ) 的波形是振荡的。U2 的稳态值大于入射波 U0。 Z1 Z2 Z3时β21 0，β23 0，β21β23 为负。u2 (t ) 的波形也是振荡形的。但此时 U2 的稳态值应小于入射波 U0。 第四节 波在多导线系统中的传播 实际输电线路部是多导线的。这时波在平行多导线系统中传播，将产生相互耦合作用。设有n根平行导线，其静电方程为 静电方程右边乘以 ，其中 为传播速度， ，考虑到 ， ik为第k根导线中的电流，即为各导线上的电流列向量 矩阵形式为 其中[u]=(u1，u2…un)T为各导线上的电位列向量；[q]＝(q1，q2，…，qn)T为各导线单位长度上的电荷列向量；[A]为电位系数矩阵，式中 、 分别为第k根导线的自电位系数、第k根导线与第m根导线的互电位系数。 导线k的互波阻抗为 则导线k的自波阻抗为 图6-18 n根平等导线其镜象 若线路中同时存在前行波uf、if和反行波ub、ib ，则 根据不同的具体边界条件，应用以上各式就可以 求解平行多导线系统的波过程。 例6-3 有一两导线系统，其中 1 为避雷线，2 为对地绝缘的导线。假定雷击塔顶，避雷线上有电压波 u1 传播，求避雷线与导线之间绝缘上所承受的电压。 解：列方程： 边界条件： 导线2电压： 导线间电位差： Kc12 ：导线 1 对 2 的耦合系数， z21 z11，故 Kc12 1， 其值约为0.2 ~ 0.3。当计及Kc12时，绝缘子串上承受的电压 降低， Kc12 越大，降低越多。 Kc12是输电线路防雷中的一 个重要参数。 图6-19 避雷线与导线的耦合系数 图6-20 导线2上的静电感应 电压波 例6-4 某 220 kV 输电线路架设双避雷线，它们通过金属杆塔彼此连接。雷击塔顶时，求避雷线 1，2 对导线 3 的耦合系数。 边界条件：z11 = z22，z12 = z21，z13 = z31，z23 = z32，i1 = i2，i3 = 0，u1 = u2 = u。 解：列方程： 图6-20 双避雷线线路 的耦合系数 例6-5 图示为一对称三相系统，求三相同时进波时的总波阻抗。 解：列方程： 边界条件：u1 = u2 = u3 = u；若三相导线对称 分布，且均匀换位，则有 z11 = z22 = z33 = zs， z12 = z23 = z31 = zm，i1 = i2 = i3 = i。 三相同时进波时，每相导线的等值阻抗增大为 Zs + 2Zm ，比单相导线单独存在时大，这是由于相邻导线的电流通过互波阻抗在本导线上产生感应电压，使其波阻抗相应增大。 第五节 波在有损耗线路上的传播 波在实际线路中传播，总会发生程度不同的衰减和变形。 一、 线路电阻和绝缘电导的影响 考虑导线电阻R0和线路对地电导G0时，单相有损传输线的单元等值电路如图6-21所示。 图6-21 有损耗导线的分布参数等值电路 线路参数满足条件（无畸变条件） 时，波在线路中传播只有衰减，不会变形。因为此时，波在传播过程中每单位长度线路上的磁能和电能之比，恰好等于电流波在导线电阻上的热损耗和电压波在线路电导上的热损耗之比，即 所以电阻R0和电导G0的存在不致引起波传播过程中电能与磁能的相互交换，电磁波只是逐渐衰减而不至于变形。 实际输电线路并不满足上述无变形条件，因此波在传播过程中不仅会衰减，同时还会变形。此外由于集肤效应，导线电阻随着频率的增加而增加。任意波形的电磁波可以分解成为不同频率的分量，因为各种频率下的电阻不同，波的衰减程度不同，所以也会引起波传播