第16讲线路与绕线中的波过程三.ppt
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1、高电压技术,2,8.6.3 平行多导线的耦合系数,当开关合上时,导线1上出现前行电压波u1U0,求此时导线2上感应的电压波u2。,由i20,解:,消去i1,得,K为导线1对导线2的耦合系数。因为Z12 Z11,所以K 1。,3,根据耦合系数可以算出,当导线1上有电压波作用时,导线1和导线2间的电位差为,两导线离得越近,导线间的电位差就越小。耦合系数的实际意义:例如在过电压保护中常用避雷线来保护送电线路。当雷击于避雷线时,避雷线的电位将升高,此时避雷线和导线间的绝缘是否会击穿和二者之间的耦合系数K有很大关系。对多导体架空线路,K约为0.2 0.3。,4,两根避雷线的情况,当雷击于金属杆塔时,将使
2、避雷线电位抬高到U0,问导线3上感应的电压,解:,避雷线1、2与导线3的电压方程为,由于Z11=Z22,i1=i2,u1=u2,且i30,因此,解得,避雷线1、2对导线3的耦合系数k1,2-3,K13、K23、K12 分别为导线1与3、2与3、1与2之间的耦合系数,5,从上式可以看出:,注意:以上关于波过程的分析是假定大地为理想导体的。此时在第1根导线上加电压波u1之后,在平行的第2根导线上将感应出电压波u2,两者波形相似,只是幅值不同。但当考虑大地的电阻率后,波在多导体系统中的传播可以有不同的速度,这将引起传播过程的畸变。上述所得的结论在距离雷击点远处将不再成立;但仍可用于雷击点附近。,6,
3、8.7 波的衰减与变形、冲击电晕的影响,任何波在线路上传播都会有损耗,损耗来源:1)导线电阻;2)导线对地电导;3)大地的损耗;4)电晕损耗;,7,8.7.1 波沿线路传播时的衰减和变形,R0包括导线电阻和大地电阻,G0包括绝缘泄漏和介质损耗。R0和G0将电能转化为热能,使波形衰减;当R0/G0L0/C0时,电能和磁能的消耗不相等,这将导致波形变形。,单根有损长线的单元等值电路,8,直角波的衰减与变形过程,假定等值线路中的各参数均为常数。直角电压波幅值为U,电流波幅值为I当电压波传播时,单位长度导线上的电容获得的电场能为 电导消耗的电场能为电压u的衰减规律为:当电流波传播时,单位长度导线上的电
4、感获得的磁场能为 电阻消耗的磁场能为:电流i的衰减规律为:,9,在电磁波的传播过程中,可能在某一时刻,磁能消耗电能消耗,这样,空间电磁场就会发生电能向磁能的转换。这样,电压波幅值就会下降,而电流波幅值会上升。也即电压波发生负反射,电流波发生正反射。并保持电磁波行进方向上 不变。如果满足 条件,则波在传播过程中,单位长度上消耗的磁能与电能之比,正好等于在导线电阻上的热损耗和线路电导上的热损耗之比。此时u,I波形的改变相同,因此波只会发生衰减,而不会发生变形,10,实际上,输电线路并不满足上述的无畸变条件,因此波会发生衰减和变形。波的衰减主要有R0引起。而R0与频率有关,频率越高,则R0越大。因此
5、,陡波投的波衰减较快。,11,8.7.2 冲击电晕对波过程的影响,当线路上出现雷击或者过电压时,会产生冲击电晕。此时,波传播时的衰减和变形将主要因冲击电晕而引起。电晕发展基本上只与电压瞬时值有关,而与波头时间无关。因为电晕发展时间很短,在10ns的量级。电晕发展与冲击波极性相关。正极性冲击为细丝状,负极性冲击为舌状。雷电多为负极性。,12,一、对导线耦合系数的影响,出现电晕后,电晕区内,径向电导增加,径向电位梯度下降,导线等效半径扩大,因而耦合系数也增加。K0为几何耦合系数。K1为电晕校正系数 k=k1*k0,耦合系数的电晕校正系数k1,13,二、对波阻抗和波速的影响,有冲击电晕时,波阻抗减小
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- 16 线路 中的 过程
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