第二篇電力系統(tǒng)過電壓及保護電力系統(tǒng)中的各種絕緣在運行中除了受長期工作電壓的作用外，還會受到各種比工作電壓高得多的過電壓的短時作用。過電壓就是指電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的對絕緣有危險的電壓升高和電位升高。1

過電壓的分類工頻電壓升高暫時過電壓內(nèi)部過電壓諧振過電壓操作過電壓電力系統(tǒng)過電壓直接雷過電壓雷電過電壓感應雷過電壓2第七章線路和繞組中的波過程§7-1：無損耗單導線線路中的波過程§7-2：行波的折射和反射§7-3：行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容§7-4：行波的多次折、反射§7-6：沖擊電暈對線路波過程的影響§7-9：繞組中的波過程§7-11：沖擊電壓在繞組間的傳遞31傳輸線的概念§1無損耗單導線線路中的波過程一、波過程的物理概念42波傳播的基本過程描述電源向電容充電，在導線周圍建立起電場，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，較遠處電容要間隔一段時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，將有電流流過導線的電感，在導線周圍建立起磁場。電流波以同樣速度沿x方向流動53電磁波波過程：分布參數(shù)線路的暫態(tài)過程就是電磁波的傳播過程。電磁場理論——就是在導線周圍交替建立電場和磁場由近及遠以一定的速度傳播的過程。電路理論——電源由近及遠對導體對地電容和導體電感的充放電過程。電壓波——與電場有關(guān)的電壓。電流波——與電場有關(guān)的電流。64為什么研究波傳播的基本過程?工頻時：一個周期為20mS，在架空線上波傳播距離6000km。雷電沖擊：上升沿1.2μS，在架空線上波傳播距離300m。一般單條架空線路的長度在幾百公里以內(nèi)?？梢娫陬l率較高的情況下，各點電壓不相等，不得不考慮波的傳播速度。7單根無損線二、波沿無損單導線傳播的基本規(guī)律8采用拉氏變換求解得：簡化表示為式中：為波速，為波阻抗。分別是單位長度線路的電感和對地電容。910圖4-2電壓波和電流波間的關(guān)系電壓u的正負電流i的正負電荷的正負正電荷的流向11思考：一條10km的線路，已知單位長度的電感為L0，對地電容為C0。問這條線路上波速為多少？線路波阻抗為多少？另外一條100km的同類型線路，單位長度的電感也為L0，對地電容也為C0。問這條線路上波速又為多少？線路波阻抗又為多少？12對于架空線：

式中h為導線離地面的平均高度（m）,r為導線的半徑（m），μ0、ε0分別為空氣的磁導率和介電常數(shù)。因此：架空線中：v＝＝300000km/S13單根無損線波過程特點：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前面有正負號Z只與單位長度的電感和電容有關(guān)，與線路長度無關(guān)既有前行波，又有反行波14波阻抗和集中參數(shù)電阻R的比較：相同點：（1）都是反映電壓和電流之比；（2）量綱相同，都是Ω。不同點：（1）R：電壓U為兩端電壓，電流i為流過R的電流；Z：電壓U為導線對地電壓，電流i為同方向?qū)Ь€電流;（2）R：耗能：電能、熱能、光能等；Z：不耗能：將電場能量儲存在導線周圍的介質(zhì)里；（3）R：與導線長度和粗細有關(guān)；Z：只與L0和C0有關(guān)，與導線和粗細無關(guān)。15§2行波的折射和反射架空線電纜架空線終端（開路、短路）波到達節(jié)點會產(chǎn)生折射和反射

實際工程中波可能遇到線路參數(shù)突變的地方（節(jié)點）16一、規(guī)律線路1線路2邊界條件：170≤≤2電壓折射系數(shù)－1≤≤1電流反射系數(shù)0≤≤2電流折射系數(shù)－1≤≤1電壓反射系數(shù)=u2q/u1q=u1f/u1q=i2q/i1q=i1f/i1q1+βu=αu

節(jié)點電壓連續(xù)1+βi=αi

節(jié)點電流連續(xù)18z1>z2z1=z2z1<z219例1：線路末端開路線路Z1末端開路，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。電壓正的全反射電流負的全反射20物理解釋：折射系數(shù)=2，反射系數(shù)=1能量角度解釋：P2=0，全部能量反射回去，反射波到達后線路電流為零，磁場能量也為零，全部能量都儲存在電場中。線路末端開路：有線路末端電壓：線路末端反射波：線路末端電流：線路電流反射波：21例2：線路末端短路線路Z1末端短路接地，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。電壓負的全反射電流正的全反射22折射系數(shù)=0，反射系數(shù)=-1能量角度解釋：因為線路末端接地短路，入射波到達末端后，全部能量反射回去成為磁場能量，電流增加1倍。線路末端接地：有

線路末端電壓：

反射波末端電流：

反射波到達范圍內(nèi)導線上的總電流：23例3：線路末端接有負載電阻R=Z1折射系數(shù)=1，反射系數(shù)=0相當于線路末端接于另一波阻抗相同的線路，波到達末端后無反射線路Z1末端經(jīng)R接地，已知R＝Z1，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。U1qARZ124例4：線路末端有分支

線路Z1末端有分支，分支長度為無窮長，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。U1qAZ1Z1Z1折射系數(shù)=2/3，反射系數(shù)=－1/3相當于線路末端接一波阻抗為“兩分支”并聯(lián)的線路25適用條件：1.入射波必須是沿分布參數(shù)線路傳播而來。2.被入射線路(Z2)必須為無窮長或折射波尚未到達待求解點。二、集中參數(shù)等值電路（彼德遜法則）波的折、反射（分布參數(shù)）集中參數(shù)電路u1q+u1f=uAi1q+i1f=iAi1q=u1q/z1i1f=－u1f/z1u1q＋u1f=uAu1q－u1f=z1iA2u1q=uA＋z1iA

=（z1+z2）iA26等值法則：（1）入射波的兩倍2u1q作為等值電路的電壓源（2）線路波阻抗z1作為電壓源的內(nèi)阻分布參數(shù)中的波過程問題集中參數(shù)電路的暫態(tài)計算問題熟悉的彼得遜法則（等值集中參數(shù)定理）計算流動波的戴維南定理A點開路時：uA=2u1qA點向左看入的阻抗：z127注意：（1）等值只是數(shù)學上的等值，無物理意義分布參數(shù)中的波過程與集中參數(shù)電路中的暫態(tài)過程截然不同，Z與R的物理意義不同（2）適用條件

a.波沿分布參數(shù)線路傳入

b.z2

為無限長導線；若有限長則只適用于無反射波或末端的反射波還未到達節(jié)點A的時間內(nèi)（3