电缆线路的波的过程

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波形发生电路原理

波形发生电路原理

波形发生电路原理波形发生电路是一种电子电路,用于产生特定形状和频率的电压或电流波形。

它通常由活动元件(例如晶体管、集成电路)和被动元件(例如电阻、电容)组成。

波形发生电路的原理基于信号的周期性。

一般来说,波形发生电路需要一个参考信号(例如时钟信号、振荡器信号),根据参考信号的周期和幅值来产生期望的波形。

具体的原理取决于所采用的电路拓扑和元件类型。

常见的波形发生电路包括正弦波发生器、方波发生器、矩形波发生器和三角波发生器等。

下面以正弦波发生器为例,介绍其工作原理:1. 整体思路:正弦波发生器的核心思想是利用反馈机制,将一个信号通过放大和滤波处理后再输入到自身,形成一个稳定的正弦波输出。

2. 振荡器电路:正弦波发生器的关键是振荡器电路,它负责产生频率恒定的振荡信号。

常见的振荡器电路包括LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。

以LC振荡器为例,它由电感(L)和电容(C)构成,并配合放大元件组成正反馈网络。

3. 放大器电路:振荡器电路生成的振荡信号较弱,需要经过放大器电路放大后才能得到理想的输出。

这里可以采用放大器电路,如共射放大电路或运算放大器等。

4. 滤波器电路:放大器电路放大信号后,仍然会存在一些杂散信号或高频成分。

因此,需要使用滤波器电路,如低通滤波器或带通滤波器,将不需要的信号滤除,只保留所需的正弦波信号。

通过以上的电路组合,正弦波发生器可以实现将一个参考信号转换成期望频率和幅度的正弦波输出。

实际设计时,需要根据具体要求选择合适的元件和电路拓扑,以实现所需的波形。

需要注意的是,不同类型的波形发生器可能有不同的电路原理和参数设置,本文所述仅作为示例,具体应用需根据实际情况进行调整和优化。

吉林大学《高电压技术》期末考试学习资料(五)

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吉大《高电压技术》(五)
第五章 线路和绕组中的波过程
1.波将以速度v 传播。

波速与导线周围媒质的性质有关,而与导线半径、对地高度、铅包半径等几何尺寸无关。

架空线路的波速8310/v m s =⨯,为光速;电缆线路的波速81.510/v m s =⨯,为光速一半。

0
0v L C =± 2.波阻抗Z (定义)表示电压波与电流波的比值,大小取决于导线单位长度的电感和电容。

架空线路的波阻抗约300~500Ω,电缆线路的波阻抗约10~100Ω。

00
L Z C =
3. 波阻抗与电阻的物理含义比较:
波阻抗:表示电压波与电流波的比值,大小取决于导线单位长度的电感和电容,与长度无关;表征导线周围介质获得或存储电磁能的大小,并不消耗;波阻抗具有正负号,表示不同方向的流动波。

电阻:表示电压与电流的比值,大小与导线长度和导线材质有关;吸收并转变为热能消耗掉;没有正负号。

4.前行波和反行波:
5.行波在均匀无损单根导线上传播的基本规律的物理意义是:
导线上任一点的电压或电流等于通过该点的前行波与反行波之和;前行波电压与电流之比等于+Z ;反行波电压与电流之比等于‐Z 。

6.折射系数和反射系数: 其中:电压波折射系数:21
22z z z α=÷;电压波反射系数:1212
z z z z β+=÷。

1αβ+= 7.彼德逊法则:
集中参数的等值电路:将入射波看成内阻为1z ,电压为入射波两倍12f u 电源,与波阻抗2z 相连,则2z 两端的压降即为折射电压1f u —彼得逊等值电路。

使用条件:。

7-1线路与绕组中的波过程

7-1线路与绕组中的波过程

7.2.1 折射波和反射波的计算 7.2.2 几种特殊条件下的折反射波

7.2.3 等值集中参数定理(彼得逊法则)
23
7.2 波的折射和反射
发生折反射的条件:波阻抗不同 发生折反射的原因:当波的传播过程中遇到波阻抗不同处时,为保证电压 与电流的比值仍等于波阻抗,则电压和电流波必然要发生折反射。
9
7 线路与绕组中的波过程

7.1 波沿均匀无损单导线的传播

7.1.1 波传播的物理概念 7.1.2 波动方程的解
10
7.1 波沿均匀无损单导线的传播
7.1.1 波传播的物理概念
i at
v
电容引起电位
uA
电感引起电位
uA L
di di L0 vt L0 vta dt dt

绝缘配合必须考虑到电网和国家设备制造的实际情况,是个复杂的系统工程。 绝缘配合分为范围I:3.5kV≤Umax ≤252kV和范围II: Umax≥ 252kV。 4
系统过电压研究,包括研究限制过电压措施、确定过电压水平, 同杆双回线路谐振和感应电压。
交流特高 压输变系 统过电压 与绝缘配 合研究 限制潜供电流和恢复电压措施, 高压并联电抗器的配置、参数和接入方式或类型。 MOA布置方式和参数选择
波阻抗与一集中参数的电阻相当,但物理含义不同。电阻要消耗能量, 而波阻抗不消耗能量,反映单位时间内导线获得电磁能量的大小。 和线路长度的关系?
2h L0 0 ln 2 r
C0
2 0 2h ln r
L0Δx R0Δx C0Δx
G0Δx
波速和波阻抗的实际应用
Δx
1 2
电缆波速
电容、电感求取方法

4输电线路和绕组中的波过程

4输电线路和绕组中的波过程

• 下面举两个最简单的例子: • (1)有限长直角波(幅值为U0,波长为lt):可用 两个幅值相同(均为U0、极性相反、在时间上相 差Tt或在空间上相距lt(=vTt)、并以同样的波速 v朝同一方向推进的无限长直角波叠加而成,如图 6-4所示。
• (2)平顶斜角波(幅值为U0,波前时间为Tf): 其组成方式如图6-5所示,如单元无限长直角波
合闸后,在导线周围空间建立起电场,形成电 压。靠近电源的电容立即充电,并向相邻的电容放 电,由于线路电感的作用,较远处的电容要间隔一 段时间才能充上一定数量的电荷,并向更远处的电 容放电。这样沿线路逐渐建立起电场,将电场能储 存于线路对地电容中,也就是说电压波以一定的速 度沿线路x方向传播。 随着线路的充放电将有电流流过导线的电感, 即在导线周围空间建立起磁场,因此和电压波相对 应,还有电流波以同样的速度沿x方向流动。综上所 述,电压波和电流波沿线路的传播过程实质上就是 电磁波沿线路传播的过程,电压波和电流波是在线 路中传播的伴随而行的统一体。
I I q I f 1.56 1.11 0.45kA
• 第二节 行波的折射和反射
折射系数和反射系数 几种特殊端接情况下的波过程 集中参数等值电路
• 线路中均匀性开始遭到破坏的点称为节点,当行 波投射到节点时,必然会出现电压、电流、能量 重新调整分配的过程,即在节点处将发生行波的 折射和反射现象。 • 通常采用最简单的无限长直角波来介绍线路波过 程的基本概念。任何其他波形都可以用一定数量 的单元无限长直角波叠加而得,所以无限长直角 波实际上是最简单和代表性最广泛的一种波形。
行波通过串联电感和并联电容
一、无穷长直角波通过串联电感
• 由彼德逊法则
2u1q ( Z1 Z 2 )i2 q L

电缆线路的波的过程

电缆线路的波的过程

16 第二章电缆线路的波过程淄博信易杰电气有限公司 目前,现场上主要是通过测量低压注入脉冲或故障点放电脉冲在故障点与测量端之间的运动时间测量电缆故障距离,本章介绍电压、电流波在电缆线路里的传播过程,以便使读者更好地了解基于电压、电流波传播原理的电缆故障测距技术。

§2-1 长线的基本概念与等效电路电力电缆是传输线的一种。

传输线本身的长度与它所传播的信号波长相比拟时,传输线长远大于波长,传输线称为长线。

对电缆中的脉冲电压、电流波而言,其脉冲宽度不足一个微秒。

而波在一微秒时间内的传播距离仅二百米左右,所以有必要把电缆线路看成长线,来研究电压、电流波的传播过程。

电缆线路(以下简称电缆)可看成由许许多多电阻R、电导G、电容C与电感L元件(等效元件)相联接组成的,这些元件称为电缆的分布参数。

一小段电缆的等效电路如图2.1所示。

图2.1 一小段电缆的等效电路当信号电流流过每一段电路上的串联电阻R与电感L 时,就会产生电压降,信号电流在每一段线路上还会通过电容C与电导G从中途返回。

如果忽略线路的传播损耗,即令R=G=0,则线路称为无损耗线路,其单位长度上电容、电感值分别用C0与L0表示。

除特殊说明外,本章中讨论的线路均指的是这种无损耗线路。

分布参数线路上任一点电压、电流值实际上是许多个向两个不同的方向传播的电压、电流波数值的代数和。

这些电压、电流波以一定的速度运动,因此称为行波。

我们把运动方向与规定方向一致的行波,叫正向行波,而把运动方向与规定方向相反的行波叫反向行波。

假定有一电缆线路MN如图2.2所示,规定距离坐标X的方向从M 端到N端,则线路上向着N端运动的波叫正向行波,而向着M端运动的波叫反向行波。

图2.2 正向与反向行波§2-2 电缆中的波速度与波阻抗1. 波速度行波从电缆一端传到另一端需要一定的时间,电缆长度与传播时间之比,称为波速度V。

1718 经分析可知,电缆中行波的波速度可表示为: μεS C L V ==001其中:S=3×108米/秒,是光的传播速度; μ为电缆芯线周围介质的相对导磁系数; ε为电缆芯线周围介质的相对介电系数。

输电线路和绕组中的波过程

输电线路和绕组中的波过程
波阻抗Z是电压波与电流波之间的一个比例常数
(6-6)
• 2.功率表达式相同。 架空单导线的L0和C0可由下式求得
过电压的概念:指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。 波阻抗从电源吸收的功率和能量以电磁能的形式储存在导线周围的媒质中,并为消耗掉。 电流波不但与相应的电荷符号有关,而且也与电荷的运动方向有关。
• 第一节 波沿均匀无损单导线的传播 • 线路方程及解 • 波速和波阻抗 • 均匀无损单导线波过程的基本概念
• 实际输电线路往往采用三相交流或双极直 流输电,均属多导线系统。
• 为了清晰地揭示线路波过程的物理本质和 基本规律,先从理想的均匀无损单导线入 手。
一、线路方程及解
设单位长度线路的电感 和电容均为恒值,分别 为L0和C0;忽略线路的 能量损耗,得均匀无损 单导线等值电路如右图 所示
输电线路和绕组中 的波过程
过电压的概念与分类
•过电压的概念:指电力系统中出现的对绝缘有危 险的电压升高和电位差升高。
• 过电压的分类:
本篇主要内容
Ø本篇首先介绍过电压及其防护问题的基础-波 过程理论。 Ø然后探讨各种过电压的产生机理、发展过程、 影响因素、防护措施等。
Ø最后探讨电力系统绝缘配合问题。
• 不同点:1.波阻抗是一个比例常数,与长度 波阻抗是一个比例常数,与长度无关,R与长度成正比;
本篇首先介绍过电压及其防护问题的基础-波过程理论。
无关,R与长度成正比; 然后探讨各种过电压的产生机理、发展过程、影响因素、防护措施等。
均匀无损单导线的方程组为: 然后探讨各种过电压的产生机理、发展过程、影响因素、防护措施等。 第一节 波沿均匀无损单导线的传播
(6-5)
i" u'' 。 Z

电感 上电过程 波形

电感 上电过程 波形

电感上电过程波形
电感上电过程的波形可以分为两个阶段:瞬态过程和稳态
过程。

1. 瞬态过程:
在电感上电的瞬间,电流开始从零值逐渐增加。

根据电感
的特性,电流的增加速度取决于电感的自感系数和电压的
变化率。

当电流开始增加时,电感会产生一个反向电动势,试图阻碍电流的变化。

这会导致电流增加速度减慢,直到
最终稳定在一个恒定值上。

在瞬态过程中,电感的电流与时间的关系可以用以下公式
表示:
i(t) = (V/R)(1 - e^(-t/τ))
其中,i(t)表示时间t时刻的电流值,V表示电压值,R表
示电路中的电阻,τ表示电感的时间常数,τ = L/R,L
表示电感的感值。

2. 稳态过程:
当电流稳定在一个恒定值上后,电感进入稳态过程。

在稳
态过程中,电感的电流不再发生变化,电压与电流之间的
关系可以用欧姆定律表示,即V = L di(t)/dt。

这意味着
电压与电流之间存在一个线性关系,斜率等于电感的感值。

在稳态过程中,电感的电流与时间的关系可以用以下公式
表示:
i(t) = I_max * e^(-t/τ)
其中,i(t)表示时间t时刻的电流值,I_max表示电流的最
大值,τ表示电感的时间常数。

综上所述,电感上电过程的波形可以用瞬态过程和稳态过程的数学模型来描述。

在瞬态过程中,电流从零值逐渐增加,直到稳定在一个恒定值上。

在稳态过程中,电流保持恒定,与时间无关。

线路和绕组中的波过程-高电压技术考点复习讲义和题库

线路和绕组中的波过程-高电压技术考点复习讲义和题库

考点4:线路和绕组中的波过程4.1 无损耗单导线线路中的波过程实际的输电线路,一般由多根平行架设的导线组成,各导线之间有电磁耦合,电磁过程也较为复杂。

通常从单根导线着手研究输电线路波过程比较的方便,进一步可推广到多根导线系统的波过程。

当输电线路较短时,线路电阻很0R 小,对波过程的影响可忽略不计,一般线路对地电导参数0G 也很小,也可忽略不计,这时的线路为单根无损线路。

当雷击输电线路时,将有大量的电荷沿雷电通道倾注到雷击点,并向线路两侧迅速流动,即电磁波的传播过程称之为行波的传播.在此过程中会产生瞬间的高幅值的过电压,下面分析无损耗单导线线路中行波的传播规律。

一、均匀无损长线及其等值电路单根无损线路,设首端是坐标原点,确定X 轴正方向。

在这条均匀分布的无损线路上、电压、电流是空间和时间的函数,即⎩⎨⎧==),(),(t x i i t x u u其参考方向如图所示。

线路单位长度的电感、电容分别是00,C L ,而电阻和电导分别为零。

均匀无损单根导线的方程为这组偏微分方程可由拉普拉斯变换,或者分离变量法等多种方法来求解,线路上的电流,电压可表示为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+--=++-=)](([1)()(v x t u v x t u z i vx t u v x t u u f q f q式中001C L v =为输电线路上的电磁波传输速度,00C L Z =为线路的波阻抗。

这两式中)(v xt u q -相当于线路上沿X 轴正方向传播的行波,叫行波电压,)(vxt u q +相当于X 轴上反向传播的行波,叫反行波电压,显然波传播速度为v 。

同理)(1v xt u z i q q -=称为前行波)(1vxt u z i f f +=称为反行波上述各式可简化为a)行波概念说明:前行电压波uq 和前行电流波iq 表示电压和电流在导线上的坐标是以速度v 沿x 的正方向移动;反行电压波uf 和前行电流波if 表示电压和电流在导线上的坐标是以速度v 沿x 的负方向移动。

13 第七章 波过程

13 第七章 波过程

t 0:
—电感相当于开路
t : u u1 2
u1
i1
Z1
v1 u1
L
Z2
u1 u1
i1
v1
u 2 i2 v1 i1
v2 v2
2.波旁过电容
Z1
A
i2
C
Z2
u1
Z1
C
A
Z2
2u1
u 2
2u1 (iC i2 ) Z1 i2 Z 2 di2 i2 ( Z1 Z 2 ) CZ 1Z 2 dt
2
Z2
Z1
A
u1,i1
Z1
u3,i3
Z3
2u1
R、L、C
Z2
Z3
R、L、C A
电压源等值电路
2i1
Z1
R、L、C
Z2
Z3
电流源等值电路
建立集中参数等值电路(彼德逊法则):
入射波线路1用数值等于电压入射波两倍的等值电压源 2u 和数值等于线路波阻抗 Z1 的电阻串联来等效;
1
折射波线路2、3分别可以用数值等于该线路波阻
u Z i

L0 C0

波阻抗: 是表征分布参数电路特点的最重要的参数,它是储能元件, 表示导线周围介质获得电磁能的大小,具有阻抗的量纲, 其值决定于单位长度导线的电感和电容,与线路长度无关。 对单导线架空线,Z=500 左右,考虑电晕影响取400 左右,电缆的波阻抗约为十几欧姆至几十不等。
反行波电流
导线电压:
U U U 1200 kV
' ''
导线电流:
I=1.56-1.11=0.45kA

第三节 行波的多次折、反射

第三节    行波的多次折、反射

u 当5 t 7 时,B 12[1 12 (12 )2 ]U0
.
当发生第n次折射后,即当 (2n 1) t (2n 1) 时, 节时,节点B上的电压最 终幅值将为
UB 2Z 2 U 0 U 0 Z1 Z 2
1 2 1 0
1
2 2
1
0
折射系数 1 ,2 和反射系数 1 , 2 的计算式如下
1
1
2Z 0 Z1 Z 0
2Z 0 , 2 Z0 Z2
, 2
Z1 Z 0 Z1 Z 0
Z2 Z0 Z2 Z0
线路各点上的电压即为所有折、反射波的叠加,但要 注意它们到达时间的先后,波传过长度为 l0 的中间线段 l0 (式中 v0 为中间线段的波速)。 所需的时间 v
1 ( 1 2 ) n U 01 2 1 1 2
式中 表示波从线路1直接传入线路2时的电压折 射系数,这意味着进入线路2的电压最终幅值只 由Z1和Z2来决定,而与中间线段的存在与否无关。
但是中间线段的存在及其波阻抗Z0的大小决定着uB的 波形、特别是它的波前,现分别讨论如下: (1)如果Z0<Z1和Z2(例如在两条架空线之间插接一段 电缆),则 1 和 2 均为正值,因而各次折射波都是正 的,总的电压 uB 逐次叠加而增大,如图6-23(a)所 示。若Z0<<Z1和Z2,表示中间线段的电感较小、对地 电容较大(电缆就是这种情况),就可以忽略电感而 用一只并联电容来代替中间线段,从而使波前陡度下 降了。
第三节
行波的多次折、反射
利用网格法分析多次折、反射波过程 分析中间线段的波阻抗Z0的大小对uB的波形的影 响
实际电力系统中常会遇到一些并不太长的线路,会 出现多次的折、反射,常用网格法来计算多次折、 反射波过程。

电缆的工作原理

电缆的工作原理

电缆的工作原理电缆是一种用于传输电力或信号的导体,它的工作原理涉及电磁学和电学知识。

在工业、建筑和通讯领域,电缆被广泛应用,因此了解电缆的工作原理对于我们理解电力传输和信号传输至关重要。

首先,我们来了解电缆的结构。

通常,电缆由多根金属导体组成,这些导体被绝缘材料包裹,再加上外护套。

金属导体是电流的传输介质,绝缘材料用于阻止电流泄露和保护导体,外护套则用于保护整个电缆。

在电力传输中,电缆的工作原理是利用金属导体传输电流。

当电流通过金属导体时,由于导体内部存在自由电子,电流可以在导体内部流动。

这是由于电势差的存在,电流会从高电位流向低电位,从而完成电力传输的过程。

而绝缘材料的作用则是阻止电流泄露,保证电流沿着导体流动,而不会发生短路或漏电的情况。

外护套则可以保护电缆不受外部环境的影响,延长电缆的使用寿命。

在信号传输中,电缆的工作原理也是类似的。

信号通过金属导体传输,而绝缘材料的作用是保证信号的完整性,防止信号受到干扰或衰减。

外护套同样可以保护电缆不受外部干扰,保证信号的传输质量。

除了传输电力和信号,电缆还可以用于传输数据。

在计算机网络中,网线就是一种电缆,它的工作原理也是利用金属导体传输数据信号。

在这种情况下,绝缘材料和外护套的作用同样是保证数据传输的稳定和可靠。

总的来说,电缆的工作原理是利用金属导体传输电力、信号或数据。

绝缘材料和外护套的作用是保证传输的稳定性和可靠性。

通过了解电缆的工作原理,我们可以更好地理解电力传输和信号传输的原理,从而在实际应用中更加有效地使用电缆产品。

通过本文的介绍,相信大家对电缆的工作原理有了更深入的了解。

电缆作为电力传输和信号传输的重要工具,在各个领域都发挥着重要作用。

我们应该重视电缆的选择和使用,以保证电力和信号的稳定传输,从而更好地服务于各个领域的需求。

电缆震荡波试验定额-概述说明以及解释

电缆震荡波试验定额-概述说明以及解释

电缆震荡波试验定额-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在电力工程领域,电缆作为输电线路的重要组成部分,需要经历各种试验以确保其安全可靠性。

其中,电缆震荡波试验是一种常用的检测手段,能够检测电缆在运行中产生的震荡波,帮助工程师评估其稳定性和性能。

本文将对电缆震荡波试验的定额进行探讨,以帮助读者更好地了解该试验方法及其意义。

电缆震荡波试验定额的制定过程和内容分析将在下文中详细介绍。

通过对定额的分析可以更好地理解该试验在实际工程中的应用和意义。

希望通过本文的介绍,读者能对电缆震荡波试验有一个更加全面的认识,并能在实际工程中准确应用该试验方法。

1.2 文章结构:本文主要分为三个部分,分别是引言、正文和结论。

引言部分将概述电缆震荡波试验定额的背景和意义,介绍文章结构和目的。

正文部分将详细介绍电缆震荡波试验的相关知识,包括试验的方法、过程和结果分析。

同时,还将探讨定额制定的过程和内容分析。

结论部分则对本文的研究内容进行总结,展望未来可能的研究方向,并提出相关的应用建议。

通过这三个部分的论述,希望可以全面地展示电缆震荡波试验定额的重要性和实用性,为相关领域的研究和应用提供一定的指导和帮助。

1.3 目的本文旨在探讨电缆震荡波试验定额的制定过程及其内容分析,以帮助读者了解该定额在电缆领域中的重要性和应用意义。

通过深入研究定额的相关内容,可以更好地指导工程师和技术人员在电缆设计、生产和施工过程中的实际操作,提高电缆产品的质量和可靠性。

此外,本文还旨在总结电缆震荡波试验定额的制定经验,为未来相关定额的制定提供借鉴和参考。

通过总结和展望,可以为电缆领域的发展和规范化提供有益的指导和倡导,推动电缆工程的科学化和规范化发展。

2.正文2.1 电缆震荡波试验:电缆震荡波试验是一种用于评估电缆在极端条件下的性能的实验方法。

在实验中,电缆将受到多种外部因素的影响,比如弯曲、拉伸、振动等,以模拟真实工作环境中可能遇到的情况。

通过对电缆在这些条件下的响应进行测试,可以评估其是否具有足够的耐用性和稳定性。

信号传输线的工作原理

信号传输线的工作原理

信号传输线的工作原理您好,信号传输线的工作原理可以简要概括为以下几点:一、信号传输线的组成信号传输线主要由导体和绝缘介质两部分组成。

导体通常采用铜线,负责传输电信号;绝缘介质包覆在导体外侧,起到绝缘和保护的作用。

常见的绝缘介质有塑料、橡胶等。

二、信号传输的物理过程在传输线中,信号以电磁波的形式传播。

导体中的电荷运动会产生电磁场,电磁波依靠电磁场在导体中传播。

当信号经过线路两端的设备时,会产生入射波和反射波。

入射波运动方向与信号一致,反射波则与信号传播方向相反。

三、传输线参数对信号传输的影响1. 电阻:导体的电阻会衰减信号,造成传输损耗。

2. 电感:导体本身的电感会影响电磁波在线中的传播。

3. 电容:导体与绝缘介质之间存在电容,高频时会造成信号耦合损耗。

4.传输速度:信号在线中以一定速度v传播,v与介质相关。

四、匹配阻抗的重要性当信号从一个介质进入另一个介质时,如果两介质的阻抗不同,会发生反射,造成信号衰减和失真。

因此,正确匹配线路阻抗对保证信号传输质量至关重要。

五、常见信号线类型1.同轴电缆:同轴结构,外绝缘层与内导体共轴。

用于高频微弱信号。

2.双绞线:两根绝缘导体互相缠绕,用于低频信号防干扰。

3.光纤:光信号在光纤介质中反射传输。

信息容量大,抗干扰性强。

4.微带线:平面介质线,制作简单紧凑,用于微波、毫米波频段。

综上所述,信号传输线的工作原理主要遵循电磁传播理论,传输线的各种物理参数会影响信号传播效率,匹配阻抗是保证信号完整传输的重要手段。

了解传输线原理,对设计高性能的传输网络具有重要意义。

1204 常用电缆的波速表(仅供参考)

1204 常用电缆的波速表(仅供参考)

常用电缆的波速表(仅供参考)
波速:
波速是指单位时间内一定的振动状态所传播的距离。

由于波的某一振动状态总是与某一相值相联系,或者说,单位时间内某种一定的振动相所传播的距离,称为波速,单位c,国际单位是米/秒,符号为m/s,影响电缆中波速的因素有导体的电导率、绝缘和土壤状况等,另外,因为脉冲波形中含有多种频率成份,不同的频率其传播速度及衰减情况都不同,频率越高,其传播速度越快,衰减也越严重,下面看一下常用电缆线的传播速度表:(仅供参考)
常用电缆波速:1203F
在电缆线路中脉冲波的波速与电缆导体的材料和截面无关。

波速确定因素有哪些?
波速是一个受多种因素影响的复杂过程,电缆中波速的确定应该根据电缆的下列
特征区分:
(1)绝缘层的材料; (2)电导线芯的材料; (3)电缆的形状和结构; (4)制造结构上的特征; (5)保护层的类型; (6)环境温度。

常用电缆的波速表

常用电缆的波速表

常用电缆的波速表
波速:
波速是指单位时间内一定的振动状态所传播的距离。

由于波的某一振动状态总是与某一相值相联系,或者说,单位时间内某种一定的振动相所传播的距离,称为波速,单位c,国际单位是米/秒,符号为m/s,影响电缆中波速的因素有导体的电导率、绝缘和土壤状况等,另外,因为脉冲波形中含有多种频率成份,不同的频率其传播速度及衰减情况都不同,频率越高,其传播速度越快,衰减也越严重,下面看一下常用电缆线的传播速度表:(仅供参考)
常用电缆波速:
在电缆线路中脉冲波的波速与电缆导体的材料和截面无关。

波速确定因素有哪些?
波速是一个受多种因素影响的复杂过程,电缆中波速的确定应该根据电缆的下列特征区分:
(1)绝缘层的材料;
(2)电导线芯的材料; (3)电缆的形状和结构; (4)制造结构上的特征; (5)保护层的类型; (6)环境温度。

电缆振荡波检测技术

电缆振荡波检测技术

预测预警:利用预 测模型对电缆振荡 波进行预测预警提 高检测前瞻性
在其他领域的应用拓展
电力系统:用于检测电缆绝缘层的老化和损坏 通信系统:用于检测通信电缆的故障和性能 交通系统:用于检测铁路、公路等基础设施的损坏和故障 航空航天:用于检测航天器、飞机等设备的电缆和线路故障
未来研究方向和重点
提高检测精度和灵敏度 研究新型检测技术和方法 开发智能化检测系统 研究电缆振荡波检测技术的应用领域和场景
背景:某通信公司需要对其 通信电缆进行检测以确保通 信质量
解决方案:采用振荡波抑制 技术提高通信质量
案例三:某矿用电缆隐患排查
背景:某矿用电缆出现异常需要进行隐患排查 检测方法:采用振荡波检测技术进行检测 检测结果:发现电缆内部存在缺陷需要进行修复 修复方案:采用振荡波修复技术进行修复 修复效果:电缆恢复正常运行消除了安全隐患
系统硬件组成
振荡波发生器:产生振荡波信号 振荡波传感器:接收振荡波信号 数据采集卡:采集振荡波信号数据 计算机:处理和分析振荡波信号数据 显示器:显示振荡波信号数据和检测结果 打印机:打印检测结果和报告
系统软件组成
振荡波检测软件:用于检测和分析振荡波信号 数据处理软件:用于处理和分析检测到的数据 报告生成软件:用于生成检测报告和结果 通信软件:用于与外部设备进行通信和传输数据
THNK YOU
汇报人:
技术改进和发展方向
提高检测精度:通过改进算法和硬件提高检测结果的准确性和可靠性。 降低成本:通过优化设计和生产工艺降低设备成本提高市场竞争力。 提高检测速度:通过优化算法和硬件提高检测速度提高工作效率。 拓展应用领域:将电缆振荡波检测技术应用于更多领域如电力、通信、轨道交通等。
电缆振荡波检测技术案例分析

(完整word版)行波总结

(完整word版)行波总结

在电力系统正常工作下,输电线路、母线、电缆以及变压器和电机的绕组等元件,由于其尺寸远小于50Hz 交流电的波长(λ=6000km ),故可按集中参数元件处理。

在过电压作用下,由于电压的等效频率很高,其波长小于或与系统元件长度相当,此时就必须按分布参数元件处理。

行波的传播速度和波长电力线路在输送电能时是以电磁波的形式传播的,在忽略电阻和电导的情况下,其线性行波的传播速度为: 001C L t x v ==将线路的电感和电容代入上式,得s m 103180r 0r r r v μεμμεε⨯==波的传播速度与导线几何尺寸、悬挂高度无关,仅由导线周围的介质所确定。

对架空线,,1,1==r r με所以 ()C v =⨯=s m 1038 (真空中的光速)对于电缆,,1,4=≈r r με所以 ()2m 105.18C v ≈⨯=,约为光速的一半。

行波波长是指行波相位差正好等于2π的两点之间的距离。

波阻抗0C L i u Z == 即波阻抗,通常用Z 表示,其单位为欧姆,其值取决于单位长度线路电感0L 和对地电容0C ,而与线路长度无关。

把0L 、0C 代人上式得 rh Z d r r 2ln 2100εεμμπ= 式中 0ε——真空介电常数;r ε——相对介电常数;μ——真空导磁系数;rμ——相对导磁系数;dh——导线对地平均高度;r——导线半径。

对架空线,()Ω=rhZ d2ln60,一般单导线架空线路()Ω≈500Z。

同时看到,波阻抗不但与线路周围介质有关,且与导线的半径和悬挂高度有关。

电缆的波阻抗比架空线要小得多,大约为十几欧至几十欧不等。

波动方程电压波符号只决定导线对地电容上相应电荷的符号,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,我们一般以x正方向作为电流的正方向。

这样,当前行波电压为正时,电流也为正,即电压波与电流波同号。

但当反行波电压为正时,由于反行波电流与规定的电流正方向相反,所以应为负。

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16 第二章电缆线路的波过程淄博信易杰电气有限公司 目前,现场上主要是通过测量低压注入脉冲或故障点放电脉冲在故障点与测量端之间的运动时间测量电缆故障距离,本章介绍电压、电流波在电缆线路里的传播过程,以便使读者更好地了解基于电压、电流波传播原理的电缆故障测距技术。

§2-1 长线的基本概念与等效电路电力电缆是传输线的一种。

传输线本身的长度与它所传播的信号波长相比拟时,传输线长远大于波长,传输线称为长线。

对电缆中的脉冲电压、电流波而言,其脉冲宽度不足一个微秒。

而波在一微秒时间内的传播距离仅二百米左右,所以有必要把电缆线路看成长线,来研究电压、电流波的传播过程。

电缆线路(以下简称电缆)可看成由许许多多电阻R、电导G、电容C与电感L元件(等效元件)相联接组成的,这些元件称为电缆的分布参数。

一小段电缆的等效电路如图2.1所示。

图2.1 一小段电缆的等效电路当信号电流流过每一段电路上的串联电阻R与电感L 时,就会产生电压降,信号电流在每一段线路上还会通过电容C与电导G从中途返回。

如果忽略线路的传播损耗,即令R=G=0,则线路称为无损耗线路,其单位长度上电容、电感值分别用C0与L0表示。

除特殊说明外,本章中讨论的线路均指的是这种无损耗线路。

分布参数线路上任一点电压、电流值实际上是许多个向两个不同的方向传播的电压、电流波数值的代数和。

这些电压、电流波以一定的速度运动,因此称为行波。

我们把运动方向与规定方向一致的行波,叫正向行波,而把运动方向与规定方向相反的行波叫反向行波。

假定有一电缆线路MN如图2.2所示,规定距离坐标X的方向从M 端到N端,则线路上向着N端运动的波叫正向行波,而向着M端运动的波叫反向行波。

图2.2 正向与反向行波§2-2 电缆中的波速度与波阻抗1. 波速度行波从电缆一端传到另一端需要一定的时间,电缆长度与传播时间之比,称为波速度V。

1718 经分析可知,电缆中行波的波速度可表示为: μεS C L V ==001其中:S=3×108米/秒,是光的传播速度; μ为电缆芯线周围介质的相对导磁系数; ε为电缆芯线周围介质的相对介电系数。

可见,电缆中波速度只与电缆的绝缘介质性质有关,而与导体芯线的材料与截面积无关。

对于由不同导体材料制成的电缆,只要绝缘介质相同的,其波速度是不变的,这一点必须注意,因为不少人想当然地认为电缆的波速度受芯线的材料与截面积影响。

经测量可知,对于油浸纸绝缘电缆V ≈160米/微秒;塑料电缆V ≈170-200米/微秒,对于橡胶电缆V ≈220米/微秒。

2. 波阻抗电缆中的电压波在向前运动时,对分布电容不断充电产生伴随的向前运动的电流波,一对电压、电流波之间的关系,用波阻抗(也称特性阻抗)Z 0来描述。

经分析可知,电缆的波阻抗可表示为: 000C L Z = L 0、C 0除与电缆所用介质材料、介电系数与导磁系数有关外,还与电缆芯线的截面积和芯线与外皮之间的距离有关。

所以,不同规格和种类的电缆,其波阻抗也不同。

电缆芯线截面积越大,波阻抗值越小。

一般电力电缆的波阻抗值在10-40欧左右。

对于正向电压波U +与电流波i +之间,满足关系: U +/i +=Z 0 (2.1) 而对于反向电压波U -与电流波i -之间,则有:19 U -/i -=-Z 0 (2.2) 由式2.1与2.2看出,正向电压、电流波同极性,而反向电压、电流波反极性。

ab图2.3 电流行波的极性假定电压行波极性为正,线路上电流行波的流动方向是电压行波前进的方向。

规定电流的正方向与距离坐标X 的正方向一致。

显然,正向电流行波流动方向与距离坐标方向一致,为正极性,图2.3.a ;而反向电流行波流动方向与距离坐标方向相反,为负极性,图2.3.b 。

电缆的波阻抗与电缆本身的结构与绝缘介质及导体材料有关,而与电缆的长度无关,即使很小一段电缆,它的波阻抗也处处相等。

波阻抗是电缆中一对正向或反向电压、电流波之间的幅值之比,而不是任一点电压、电流瞬间幅值之比,因为电缆任一点电压、电流的瞬时值,是通过该点的许多个正向与反向电压、电流行波相迭加而形成的。

§2-3 行波的反射与透射现象两个波阻抗不同的电缆相联接时,联接点会出现阻抗不匹配。

当电缆中出现断线或低阻故障时,故障点等效阻抗与电缆波阻抗不相等,也会出现阻抗不匹配。

当行波运动到阻抗不匹配点时,会产生全部或部分反射,出现行波回送现象。

在低电阻故障(故障点电阻不为零时) 还会有行波透射现象,即有一部分行波越过故障点继续往前运动。

图2.4 低电阻故障点行波的反射与透射作为例子,图2.4给出了电缆出现低电阻故障时,行波的反射与透射现象。

U i为入射波,U f为返回的反射波,U t为越过故障点的透射波。

注意,行波的入射波与透射波反映了一种因果关系,即入射波在阻抗不匹配点导致了反射波与透射波的出现。

而正、反向行波是针对电压、电流波的运动方向而20言的。

一个入射波可以是正向行波,也可以是反向行波。

如果入射波运动方向与规定的方向一致的话,就是正向行波,对应的反射波与透射波应该分别与入射波运动方向相反与相同而称为反向行波与正向行波。

反之,入射波是反向行波,对应的反射波与透射波应分别是正向与反向行波。

§2-4 行波的反射系数行波的反射程度可用发生反射的阻抗不匹配点的反射电压(电流)与入射电压(电流)之比来表示,这比值称为反射系数。

设线路波阻抗为Z1,阻抗不匹配点等效阻抗为Z2,见图2.5,则电压反射系数为:ρu=U f/U i =(Z2-Z1)/(Z2+Z1) (2.3)图2.5 行波的反射假定入射波是正向行波,则入射电压与电流波的关系:i i=U i/Z0 (2.4)而对应的反射波是反向行波,反射电压与电流波的关系:i f = -U f/Z0 (2.5)21由式2.3、2.4、2.5 推出,阻抗不匹配点的电流反射系数:ρi=i f/i i=-U f/U i=-ρu可见,阻抗不匹配点的电流反射系数与电压反射系数大小相等,符号相反。

下面讨论几种情况下的反射系数。

1. 开路当电缆出现开路点,或行波运动到电缆的开路终端时, Z2→∞。

根据式2.3,由于Z1远小于Z2,可以忽略Z1的作用,求出电压反射系数:ρu=1开路造成了电压的全反射(图2.6),电压反射波与入射波同极性。

实际的开路点电压是入射电压与反射电压之和,因此出现了电压加倍现象。

图2.6 开路端的电压反射开路点的电流反射系数为-1,反射电流与入射电流大小相等,方向相反,实际的开路点电流是二者之和,因此为零。

开路点的电流为零,电压加倍,可解释为行波达到开路点后,由电流携带的磁场能量全部转化为由线路电压所代表的电场能量。

222. 短路当电缆中出现短路点时,Z2=0,根据式2.3,求出电压反射系数:ρu=-1短路点反射电压与入射电压大小相等,方向相反(图2.7),其合成电压为零。

图2.7 短路点的反射短路点电流反射系数为+1,反射电流与入射电流相等,短路点出现电流加倍现象。

短路点电压为零,电流加倍,说明行波到达短路点后,电场能量全部转化成了磁场能量。

3. 电缆中出现低阻故障电缆中间出现低阻故障时,见图2.8,电阻两边的电缆分别用大小等于波阻抗值Z0的电阻来代替, 故障电阻R f 与第二段电缆的波阻抗值Z0相并联,构成了第一段电缆的负载阻抗,即:Z2= R f Z0/(R f+Z0) 故障点电压反射系数:P u=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=-1/(1+2K) (2.6) 其中K=R f/Z0。

式2.6对于分析低压脉冲在故障点的反射特别有用。

2324图2.8 电缆低阻故障点等效电路4. 电感当电缆负载为一电感时,见图2.9,反射系数不再是一简单的实数,而是一随时间变化的量。

可以推出电压反射系数为:u=2e- t/τ - 1 (2.7) 其中τ=L/Z0,称为时间常数,L为电感值。

t=0 , ρu=1t=τ, ρu=-0.26t→∞ , ρu=-1图2.9 电感的反射可见,终端接电感后,电压反射系数ρu将随时间由+1向-1变化。

因为t=0时,电压波刚到达电缆终端,因电感上电流不能突变,电感相当于开路,故反射系数ρu=1;而t→∞时,电感上电流进入稳态,电压为零,相当于短路,因此ρu=-1,见图2.10。

电压反射系数为零的时间,t0=τ n2 。

图2.10 电感的反射系数5. 电容终端接电容时,图2.11,推出电压反射系数:图2.11 电容的反射ρu=1-2e- t/τ其中τ=Z0C,称为时间常数,C为电容值。

可见终端接电容时,反射系数随时间从-1向+1变化,t=0时,电容上电压不能突变,相当于短路,故反射系数ρu=-1,而当t→∞时,电容上电压已稳定,相当于开路,2526 故反射系数为1,见图2.12。

图2.12 电容的反射系数§2-5 行波的透射系数行波的透射系数可用透射电压(电流)波与入射电压(电流)波的比值表示,电压行波与电流行波的透射系数相同,故叙述时不再加以区别。

如图2.13所示,设两段线路的波阻抗分别为Z 1、Z 2时,则透射系数: 2122Z Z Z U U γi t +== 可以推出透射系数与电压反射系数之间的关系为: 1+ρu =-γ图2.13 行波的透射 实际上碰到的很多情况是如图2.8所示电缆中间有27 低电阻故障时透射现象。

这时求出透射系数: KK Z R Z R f f 212/21/200+=+=/γ 如前所述,其中K=R f /Z 0 。

§2-6 行波过程分析的网格图法网格图法是分析传输线行波过程的有力工具。

网格图有时间与距离两个座标。

它反映了任一瞬间线路入射波、反射波与透射波的位置与运动方向,形象直观,易于理解。

根据行波过程的网格图,可求出线路上任一点电压、电流随时间的变化情况。

下面用两个具体的例子说明网格图的应用。

1. 直流电压突然作用于空载线路如图2.14.a 所示,t=0,开关K 合上,电压为E 的直流电压源与长度等于L 的空载长线MN 接通,线路N 端接有电阻R ,R 是线路波阻抗值的二倍,因此N 端的电压反射系数ρN =1/3。

图2.14.b 给出了电压行波传播网格图,横座标X 代表距离,X=0与X=L 对应线路的两个端点,由X=0,X=L 处分别作垂直于X 轴的直线作为时间t 轴。

t=0,K 合上,电压波U i1=E 以波速V 向N 端运动,用从M 处时间轴t=0出发向下运动的斜线来代替,斜线代表的电压值不变,箭头指向N 端代表入射波的运动方向。

斜线上某一点座标为(t 0、 x 0),代表在t 0时刻,电压行波运动到了线路上距离M 端X 0的位置,斜线与X=L 处时间轴的相交点即电压波运动到N 端所需时间τ(τ=L/V ,是行波在整个线路上的传播时间)。

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