第二篇电力系统过电压及其保护 概论:电力系统正常运行时,电气设备绝缘处于电网的额定电压 下,但由于雷击或电力系统内部故障或操作等原因,可能会使电 力系统中某些部分的电压大大超过正常值,这种电压升高称过电 压。过电压分为大气过电压和内部过电压。电力系统对过电压的 研究是随着电网的发展而发展的:在早期电网,利用避雷针和避 雷器解决了对电网威胁较大的雷电问题,同时为了保证单相接地 时能够保证供电,电网采用中性点不接地运行方式;随着电网的 发展,单相弧光接地形成的内部过电压对电网威胁较大,为限制 单相接地的电容电流采用中性点经消弧线圈接地系统;随着电网 的发展,消弧线圈可能发生谐振过电压,系统改为中性点直接接 地,此时对电网威胁较大的内部过电压是切空载线路形成的过电 压;磁吹避雷器和氧化锌避雷器出现后既满足雷电防护的要求 又满足切空载线路形成的过电压的要求,但在330kV及以上系统 合空载线路形成的过电压的威胁赛出来
长春工程学院刘望来 第二篇电力系统过电压及其保护 概论：电力系统正常运行时，电气设备绝缘处于电网的额定电压 下，但由于雷击或电力系统内部故障或操作等原因，可能会使电 力系统中某些部分的电压大大超过正常值，这种电压升高称过电 压。过电压分为大气过电压和内部过电压。电力系统对过电压的 研究是随着电网的发展而发展的：在早期电网，利用避雷针和避 雷器解决了对电网威胁较大的雷电问题，同时为了保证单相接地 时能够保证供电，电网采用中性点不接地运行方式；随着电网的 发展，单相弧光接地形成的内部过电压对电网威胁较大，为限制 单相接地的电容电流采用中性点经消弧线圈接地系统；随着电网 的发展，消弧线圈可能发生谐振过电压，系统改为中性点直接接 地，此时对电网威胁较大的内部过电压是切空载线路形成的过电 压；磁吹避雷器和氧化锌避雷器出现后既满足雷电防护的要求、 又满足切空载线路形成的过电压的要求，但在330kV及以上系统 合空载线路形成的过电压的威胁又突出出来……
第四章线路和绕组中的波过程 图毒4损举转线中酌短布参数的线路、母线 照和公由然如成的,所以电力系统过电压的形成 、等值电路 过渡过程有关。分布参数中的过渡 rdx Lode Cod g o dx mmmmmmm 却管位的人位生辉同铃曾种巷退容, I粉朝号线的电感,是单位长度导线的漏电导 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 第四章 线路和绕组中的波过程 引言：电力系统是由一系列具有分布参数的线路、母线、 变压器和发电机等组成的，所以电力系统过电压的形成 与分布参数电路中的过渡过程有关。分布参数中的过渡 过程就是电磁波的传播过程，简称波过程。本章就是介 绍这一过程的规律的。 §4.1无损单导线中的波过程 图中r0是导线单位长度的电阻，C0是单位长度导线的对地电容， L0是单位长度导线的电感，g0是单位长度导线的漏电导。 一、等值电路 当线路首端有一无限长直角波入侵时，线路上每点的电压、 电流分别是多少？
波动方程 通过推导,可以得出任意一点电压和电流分别为: l(t--)+l/(t+-) n(t--)-l/(t+-) 0 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 通过推导，可以得出任意一点电压和电流分别为： 二、波动方程 ( ) ( ) v x u t v x u u t = q − + f + 0 0 [ ( ) ( )] C v L x u t v x i u t = q − − f +
1、电压方程的含义 以u为例,假设当T时刻,线路上 t=t1 位置X的点电压数值为U,当时间 t=t2 由T变到T2时,具有相同电压值U U 的点必然满足: M1 t 所以V是速度。就是沿着X的正方向 并能依此得出: 以速度Ⅴ前进的前行波。同样u是沿 XI tn-一=常数着X的反方向前进的反行波,即线路 上任意一点的电压为前行波电压加上 两侧求导得y= 反行波的电压。V称为波速 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 1、电压方程的含义 以uq为例，假设当T1时刻，线路上 位置X1的点电压数值为U，当时间 由T1变到T2时，具有相同电压值U 的点必然满足： 并能依此得出： 两侧求导得 v x t v x t 2 2 1 1 − = − − = − = 常数 v x t v x t n n 1 1 dt dx v = 所以V是速度。就是沿着X的正方向 以速度V前进的前行波。同样uf是沿 着X的反方向前进的反行波，即线路 上任意一点的电压为前行波电压加上 反行波的电压。V称为波速
2、关于波速 在无损单导线中,行波传播的速度卩 aC,只取决于线路单位长度的等值电感L 和单位长度导线的对地电容C不考虑峰晕的影吣时,行波的波速为300m/us等于光速, 一由于电的对地电容值较大,所以行读传播的速度核慢,是光的(11x因为行滤是 按照一定速度传播的,当行波在系統中传播时,不同位置的点建立起电场和磁场所需要的时 间是不同的。例蜘如:一个无限长的直角波沿线路的正方 向传播,t=0时刻在A点,A点距B点的距离为300m,B 点距C点的距离为300m,当行波按300m/us的束度传 B 播时,行波到达B点需要1us时间,行波到达C点需要 2us时间。 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 2、关于波速
3、电流方程 (t--)-(t+ 对应欧姆定律,定义v=u(t-x /Z u(t+ 则i=n+1并定义=2为波阻抗 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 3、电流方程 0 0 ( ) ( ) C L v x u t v x i u t q f = − − + 对应欧姆定律，定义 u Z C L v x i u t q = q − = q 0 0 ( ) ( ) ( ) 0 0 u Z C L v x i u t f = − f + = f − 则 q f i = i + i 并定义 0 0 C L Z = 为波阻抗
4、关于波阻抗 2=+2称为波阻抗,其与电阻的区别在于 〔1)波阻抗不消耗能量 〔2)波阻抗与线路长度无关 〔3)波阻抗有正负号 〔4)既有前行波又有反行波时不满足欧姆定律。 通常单导线架空线路的波阻抗Z=500g左右,计及电晕 的影响时,取4009左右。由于分裂导线和电缆的L0较 小及C0较大,故分裂导线架空线路和电缆的波阻抗都 较小,电缆的波阻抗约为十几欧到几十欧不等。 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 4、关于波阻抗 通常单导线架空线路的波阻抗Z=500Ω左右，计及电晕 的影响时，取400 Ω左右。由于分裂导线和电缆的L0较 小及C0较大，故分裂导线架空线路和电缆的波阻抗都 较小，电缆的波阻抗约为十几欧到几十欧不等
四个基本公式 为什么前行波的电压与电流总是同极性, 而反行波的电压和电流是异极性呢? 定义:正电荷沿着x的正方向形成的电流 波的极性为正 q × 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 二、四个基本公式 q f q f i i i u u u = + = + f f q q u Z i u Z i = − = 为什么前行波的电压与电流总是同极性， 而反行波的电压和电流是异极性呢？ 定义：正电荷沿着x的正方向形成的电流 波的极性为正
例题 例1:t=0时刻,A、B 两点分别有一个幅值 U1 为50kV的无限长直角 波沿线路传播,A点、 A B B点距离O点都为300米, 问:1~4us,A、B、O 点的电压分别是多 少 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 例题 例1：t=0时刻，A、 B 两点分别有一个幅值 为50kV的无限长直角 波沿线路传播， A点、 B点距离O点都为300米， 问：1~4us，A、B、O 三点的电压分别是多 少？
例2:t=0时刻,A点有 个幅值为50kV的 无限长直角波沿线 路传播,B点有 U1 个幅值为50kV、持 A 0 续时间lus的截断波 沿线路传播,A点 B点距离O点都为 30米,问:1~4us, A、B、O三点的电 压分别是多少? 长春工程学院刘望来
长春工程学院刘望来 例2：t=0时刻，A点有 一个幅值为50kV的 无限长直角波沿线 路传播， B点有一 个幅值为50kV、持 续时间1us的截断波 沿线路传播，A点、 B点距离O点都为 300米，问：1~4us， A、B、O三点的电 压分别是多少？