郑州大学-2021.5.27--电力系统过电压与绝缘配合（第三篇）.pdf

第六章 输电线路和绕组中的波过程 正常工作电压：直流、正弦交流； 电力系统中的过电压通常以行波的形式出现 波过程的一些基本概念 1、什么是波过程 电力系统是各种电气设备经线路连接成一个保证安全发供电的整体。 从电路的观点看，除电源外，可以用一个R、L 、C 三个典型元件的不同组 合来表示，但这种电路仅适宜于电源频率较低，线路实际长度小于电源 波长条件之下。 例如：工频电压下，波长6000km ，而220kV高压输电长度200-250km 因此，线路不长时，电路中的元件可作为集中参数处理。 但若线路或设备的绕组在雷电波作用下，由于雷电波的波 头时间仅为1.2微秒，则雷电压（或雷电流）由零上升到最 大幅值时，雷电波仅在线路上传播360m ，因此对长达几十 乃至几百公里的输电线路，在同一时间，线路上的雷电压 （或雷电流）的幅值是不一样的。 线路中电压和电流不仅与时间有关，而且还与离该点距离 有关。同时线路、绕组有电感、对地有电容，绕组匝间又 存在电容，因此输电线路和绕组就不能用一个集中参数元 件来代替。 而分布参数的过渡过程实际上就是电磁波的传播过程，我 们简称为波过程。其实际上也是导线周围空间存储电磁波 的过程。 6.1、波是怎样沿线路传播的 电容上电场的建立，电压波以 一定速度向x方向传播； 电流流过导线的电感，在导线 周围建立起磁场，电流波以同 样速度沿x方向流过； 实质上电压波和电流波沿线路 的流过就是电磁波传播的过程。 称行波。 波动方程 1、波动方程 均匀无损单导线的单元等值电路。 v 1 L C 0 0 Z L C 0 0 2 、波动方程通解的物理意义 （1）电压和电流的解包括两部分 函数 表示一个任意形状并以速度v 向x正方向运动的电压前行波 ； 函数 表示一个任意形状并以速度v 向x 负方向运动的电压反行波 ； 与此类似， 为电流前行波， 为电流反行波。 （2）电压波和电流波之间通过波阻抗联系 不同极性的行波向不同方向传播，需要规定一定的正方向。 电压波符号只决定导线对地电容上相应电荷符号，和运动方向无关。 电流波的符号不但与相应的电荷符号有关，而且与运动方向有关。 一般，以正电荷沿着x 正方向运动所形成者为正电流波。 （3）分布参数的波阻抗与集中参数电路中的电阻有本质区别 波阻抗表示具有同一方向电压波和电流波大小的比值。 波阻抗与电阻 相似处： 与电源频率无关 导线上既有前行波，又有反行波时： 从电源吸收的功率相同 不同处： 波阻抗只是比例，无长度概念 波阻抗从电源吸收的能量未消耗 （4）波阻抗的数值只和导线单位长度的L 、C 有关，而与线路长度无关。 0 0 （5）电流波的传播方向电流的流动方向不是同一事物；行波沿导线的传 播速度亦与带电粒子在导线中