电气安全 第四章雷电、建筑物防雷及工程接地
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建筑工程验收中的防雷与接地系统标准建筑工程的验收是确保建筑质量和安全的重要环节,其中防雷与接地系统是保障建筑物及其使用者安全的关键要素之一。
本文将重点探讨建筑工程验收中防雷与接地系统的标准。
一、防雷系统标准在建筑工程验收中,防雷系统是必不可少的。
防雷系统可以有效地减少雷击对建筑物造成的损害,并保证建筑物内部设备及人身安全。
以下是几个与防雷系统相关的标准:1. GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》该标准是国家防雷设计的基本规范,涵盖了建筑物防雷系统的设计原则、设备要求、施工安装及验收等方面的规定。
在建筑工程验收中,应检查防雷系统是否按照该标准进行设计和施工,以确保其合规。
2. GB/T 18802.21-2015《电信设备电磁兼容性技术要求和试验方法防雷要求》该标准主要适用于电信设备防雷设计与验收,包括对设备的抗雷电击、抗雷电流及抗雷电磁脉冲等方面的要求。
在建筑工程验收中,如果建筑内有电信设备,则需要检查是否符合该标准要求。
3. GB/T 18802.22-2015《电信设备电磁兼容性技术要求和试验方法地面接地和综合地线规范》该标准规定了电信设备的地面接地和综合地线的设计与验收要求。
在建筑工程验收中,应检查电信设备的接地和综合地线是否符合该标准,确保其正常运行和安全性。
二、接地系统标准接地系统是建筑工程中另一个重要的安全保障措施。
接地系统可以有效地排除建筑物中的电气故障,保护人身安全和设备设施的正常运行。
以下是几个常用的接地系统标准:1. GB50054-2011《建筑物电气设计规范》该标准是建筑物电气设计的基本规范,其中包括了电气接地系统的设计原则、设备要求和施工验收等内容。
在建筑工程验收中,应检查接地系统是否符合该标准的要求。
2. GB/T 50345-2010《建筑物电气装置及其他电气设施的运行与维护规范》该标准主要涵盖了建筑物电气设施的运行和维护要求,其中也包括了接地系统的相关规定。
建筑防雷设计保护建筑及周边设施的重要措施建筑防雷设计是在建筑物的规划、设计和施工过程中,针对雷电灾害风险所采取的措施。
雷电灾害可能对建筑物和周边设施造成巨大的损害,因此合理的防雷设计至关重要。
本文将介绍建筑防雷设计的重要性,并提出一些保护建筑及周边设施的关键措施。
1. 防雷设计的重要性1.1 保护人身安全:雷电是一种具有强大能量的自然现象,当雷电直接击中建筑物时,会给人们的生命和健康带来严重威胁。
良好的防雷设计可将雷电引入地下,减少对人身安全的威胁。
1.2 保护建筑物结构:雷电可能导致建筑物的部分结构受损,如屋顶、墙体等。
合理的防雷设计可降低这种风险,保护建筑物的结构完整性,延长其使用寿命。
1.3 保护电气设备:雷电对电气设备的破坏性很大,可能导致设备损坏、停机甚至起火。
通过合理的防雷设计,可以提供有效的保护,确保电气设备的正常运行。
2. 建筑防雷设计的关键措施2.1 地线系统:地线系统是防雷设计中的基础措施之一。
它通过将建筑物的金属结构与地面连接,形成一个低阻抗的通路,使雷电能够迅速引入地下。
地线系统的设计应考虑建筑物的结构特点和周边的土壤条件。
2.2 避雷针系统:避雷针是一种通过尖端放电原理,将雷电引向安全区域的设备。
避雷针系统的设计要考虑建筑物的高度、周边地形等因素,合理布局避雷针,确保雷电能够有效地被引导和分散。
2.3 避雷带系统:避雷带是一种通过高导电材料组成的带状设备,安装在建筑物的墙面或屋顶上。
避雷带系统可将雷电沿着建筑物表面分散,减少雷电对建筑物的冲击力。
2.4 防雷接地系统:防雷接地系统是建筑物内部的防雷措施,它通过将建筑物内的导体与地下的地线连接,形成一个低阻抗的通路,保护建筑物内的人员和设备免受雷电的威胁。
2.5 避雷装置:避雷装置是一种用于保护电气设备免受雷电侵害的装置。
它可以通过引导和分散雷电,保护电气设备的正常运行。
在建筑物的防雷设计中,应考虑安装适当的避雷装置,提供有效的保护。
2024年施工现场接地与防雷安全要求一、引言在建筑施工过程中,接地与防雷安全是十分重要的方面。
良好的接地系统可以为现场设备提供可靠的电气安全保护,有效防止因电流泄露、电气故障等导致的电击伤害和设备损坏。
同时,合理的防雷措施可以有效降低雷电对施工场地和人员的威胁,避免雷电引发的火灾和爆炸事故。
本文将对2024年施工现场接地与防雷安全要求进行详细的阐述。
二、接地安全要求1. 接地系统的设计与安装应符合国家电气安全标准和专业规范要求。
接地电阻应控制在规定范围内,以确保接地系统的正常工作。
2. 在施工现场,应设置专用的接地装置,并进行专业的接地设计和施工。
接地装置材料应符合电气安全标准,具有良好的导电性能和耐腐蚀性能。
3. 在施工现场,应定期检测接地电阻,并记录测试结果。
当接地电阻异常时,应及时采取措施进行修复,确保接地系统的正常运行。
4. 施工现场的主要设备和设施,如起重机、发电机、电焊机等,应具备可靠的接地装置,并经过合格的检测和维护。
5. 在施工现场,对于地下铁道、天桥、电缆井等金属构筑物,应通过接地设施进行可靠接地,以确保其电气安全。
6. 施工现场各工作区域之间应进行有效的接地联结,以确保接地系统的连续性和可靠性。
7. 在施工现场使用的临时接地装置应符合电气安全标准,并定期检查和维护,确保其正常工作。
8. 施工现场的接地系统应与配电系统、供电系统等其他电气设施进行有效的联接,确保正常的电气运行。
三、防雷安全要求1. 在施工现场,应进行雷电风险评估,并根据评估结果采取相应的防雷措施。
2. 施工现场应设置合适的雷电接地装置,以有效引导和消散雷电直击点。
3. 施工现场的各个高处设施,如塔吊、起重机、高压线等,应设置专用的避雷装置,以防止雷电直接击中。
4. 施工现场的建筑物应设置有效的避雷装置,包括避雷针、避雷网等,以分散和消散雷电的能量。
5. 施工现场的室内设备、电气设施等应设置过电压保护装置,以防止雷电引发的过电压对设备的损坏。
防雷电安全管理制度第一章总则一、为了保障单位和人员的生命安全,维护电子设备及重要信息系统的正常运行,制定本防雷电安全管理制度。
本制度适用于本单位内的一切电子设备、重要信息系统及人员。
二、所有人员必须遵守本制度,严格执行,不得违反。
三、本制度从下述日起执行。
第二章防护一、电气防护1.全面落实《国家电气安全标准》要求,电气设备应符合标准要求,且定期进行电气安全检查。
2.对于高风险区域的电气设备,应采取避雷针、避雷带等防雷装置,确保电气设备的安全运行。
3.电气设备的密封、可靠接地应符合要求,确保电气设备的正常工作。
二、建筑物防护1.建筑物应按照防雷设计规范要求,配备合适的避雷装置。
2.建筑物应保持完好,修复破损部分,保证其防雷功能的有效性。
3.防雷装置定期维护检查,确保其正常运行。
4.避雷网、避雷针等避雷装置应保持清洁,及时清除积水、积尘等杂物,以确保其防雷效果。
三、设备防护1.对于电子设备,应采取线缆防护、屏蔽措施,以减小雷电对设备的影响。
2.设备应配备有效的稳压设备和过电压保护装置,防止过大电压对设备的损坏。
3.设备应避免暴露在露天环境,应尽可能放置在避雷设施覆盖的范围内。
四、人员防护1.工作人员必须接受防雷电安全培训,了解防雷知识和应急处理措施。
2.工作人员应穿戴合适的防护设备,如绝缘鞋、绝缘手套等。
3.在雷电天气下,工作人员应迅速撤离露天施工现场和高空作业区域。
第三章监管一、安全检查1.定期进行电气安全检查,发现问题及时整改。
2.定期对防雷装置进行维护检查,确保其正常运行。
3.定期对电子设备进行检查,确保其线缆、接地、屏蔽等防护措施的有效性。
二、应急处理1.制定应急预案,明确雷电天气下的安全撤离和避难地点。
2.定期组织雷电应急演练,提高应对突发事件的能力。
3.在雷电天气下,应立即断电、断线,确保人员和设备的安全。
4.及时报告防雷事故,并进行调查分析,总结经验,做好事故的防范和处理工作。
第四章处罚一、对于严重违反本制度的人员,将给予相应处罚,并通报批评。
防雷、防静电管理规定防雷、防静电是一项重要的安全管理工作,对于保障人员和设备的安全起着至关重要的作用。
为了规范和落实防雷、防静电管理工作,制定相关规定十分必要。
以下是一份关于防雷、防静电管理的规定,共计____字。
第一章总则第一条为了加强防雷、防静电管理,预防雷击、静电引起的事故和损失,确保人员和设备安全,根据相关法律法规,制定本规定。
第二条本规定适用于所有单位和个人,包括生产、经营、研发等各类场所和行业。
第三条防雷、防静电管理应该贯穿于工程建设的全过程,涉及设备选型、安装调试、运行维护等各个环节。
第四条防雷、防静电工作责任制度应该明确,各级管理人员应承担相应的责任和义务,确保工作有效实施。
第五条防雷、防静电工作须与其他安全管理工作相结合,形成综合的安全管理体系。
第二章防雷管理第六条设备选型应考虑雷电环境的特点,选择适合的防雷设备,并按照国家标准执行。
第七条防雷设备应定期检测和维护,确保其正常运行。
检测结果应记录,并进行相应处理。
第八条建筑物应根据所处环境和重要性设立适当数量和位置的避雷针和避雷网,确保建筑物的防雷性能。
第九条避雷设施应定期检测和维护,确保其完好有效。
检测结果应记录,在发现问题时及时进行修理。
第十条生产、储存等场所的屋顶和设备应设置避雷装置,并确保其与地面的接地连接良好。
第十一条人员应定期接受防雷知识培训,熟悉各类防雷设备的使用方法和维护保养知识。
第十二条防雷巡检工作应定期进行,巡检记录应详细并及时处理问题。
第十三条预防电器设备受雷击,应设置合适的过电压保护装置,并定期检测和维护。
第十四条雷雨天气时,人员应避免在室外活动,必要时应暂停工作,并保持室内的安全环境。
第三章防静电管理第十五条静电带电作业的人员应穿戴防静电服装,且工作场所应设置相关静电消除设备,确保人员和设备安全。
第十六条仓库、储运车辆等静电严重的场所和设备应进行防静电处理,减少静电引起的事故。
第十七条静电敏感的产品、材料等,应采取相应的保护措施,防止静电引起的损坏。
浅析建筑物防雷接地保护技术摘要:现代建筑物的迅猛发展给防雷工作带来新的课题,也是一个非常重要的安全问题,接地是防雷技术最重要的环节,本文就接地的分类,接地电阻和接地形式进行了探讨,提出了尽量采用建筑物基础的铜筋和白然金属接地物相连接的网络接地方法,介绍了建筑物加装电涌保护器的基本要点。
关键词:建筑物防雷;接地;电涌保护器1 引言随着电子技术、网络技术和信息技术的广泛应用,城市高层建筑物日益增多,其建设高度和智能化水平也越来越高。
因此,雷电涉及的灾害范围越来越广,危害程度越来越重,造成损失及社会影响越来越大。
建筑物防雷是一个电气安全问题,电气安全关系用户的人身安全和环境安全,涉及千家万户。
毋庸置疑,接地是防雷技术最重要的环节,但在实际防雷工作中目前重接地电阻值,轻接地形式的现象普遍存在。
2 接地的分类无论是强电还是弱电,都为了不同的目的而要求采用不同方式的接地措施。
比如:电气设备的接地是为了保护人身安全及电气设备正常运行而采取的一种防范手段,也是防雷技术最重要的环节。
按照接地的用途和性质,大体上分为以下几类:保护接地、交流工作接地、直流工作接地、静电接地、屏蔽接地和防雷接地。
3 接地电阻影响接地电阻的主要因素是土壤的电阻率、接地体的尺寸、形状以及埋人深度、接地线与接地体的连接方式等。
对于工作接地和保护接地来说,通过接地体流入地中的是工频电流。
与之对应的是周围土壤的欧姆散流电阻,即工频接地电阻。
对于防雷接地,通过接地体流入地中的是冲击雷电流,所形成的电阻为冲击接地电阻。
当接地体的长度超出有效长度时,出现冲击接地电阻大于工频接地电阻的情况,反之,当接地体的长度小于有效长度时,冲击接地电阻一般小于工频接地电阻。
在高土壤电阻率地区常采用以下方法降低接地电阻:(1)换土;(2)把接地体埋在较深的低电阻率的土壤中;(3)采用多支线外引接地装置,(4)采用降阻剂,(5)深井接地。
前两种方法适于地形比较平缓,面积较大的场所。
概论建筑电气的防雷接地功能及防雷系统设计【摘要】随着科学技术的不断发展与进步,为确保建筑电气安全以及建筑内人身的安全,满足现代工程建筑的安全功能要求,应在设计阶段充分考虑到如何防止雷击和电子设备的抗干扰与保护。
【关键词】防雷接地;电气;防雷系统设计本文就现代建筑电气防雷接地系统的功能进行分析与阐述,并提出了有关防雷系统装设计的建议。
一、建筑电气防雷接地概述(一)电气防雷接地的重要性根据相关调查所示,现今雷电灾害已成为我国的三大灾害之一,在我国每年因雷击受伤,甚至雷击死亡的案例屡见不鲜。
尤其是在每年夏季雷电的高发季节,因雷击而导致的直接经济损失便可高达十几亿元。
这与当今社会中建筑电气化愈加复杂密切关联,可见在此情况下,电气防雷接地的功能更是极为重要的。
(二)功能概述防雷接地可以视为一个双重概念:一是防雷,即防止建筑物及其电气因雷击而遭受破坏;二是静电接地,即防止静电而产生的危害。
雷击时的一瞬间所产生电流极大,可高达几十甚至几百千安培,以致瞬时的感应电压飙升至几十到几百千伏。
在日常生活中,通常是因为这种“过大电位差”而引起雷击或者触点事故。
而大地作为一个电阻很低且电容极大的载体,具有即便是吸收了大量的电荷后,仍然可以保持电位不变的能力。
所以,人们通常将大地作为参考电位体。
打接地极与大地连接形成接地带与接地网,通过接地线的传导取得地点位,将雷电流写入地下,降低对地电压,这便是我们常说的防雷接地。
如此一来便可得知,当建筑遭受雷击时便可有效地将电流导入大地,从而使建筑物内电子设备免受雷电的严重威胁,保护建筑物及其内部电气与人员的安全。
所以防雷接地系统的另一个重要功能是使建筑物内的设备具有等电位、均压和多层屏蔽的安全防雷结构,从而在技术层面确在保建筑物内工作与生活的安全。
二、防雷系统的设计在民用与公共建筑中,需要安装的设备比重呈现逐年增长趋势。
在人们的日常生产与生活享受极大便利的同时,因大量用电而致使电气设备存在潜在危险的事实也不容忽视。
电气平安、防雷与接地1. 电气平安概述电气平安是指在使用和维护电气设备过程中保证人员和设备不受电击、火灾、短路等电气故障的伤害。
在现代社会中,电气设备广泛应用于各个领域,因此电气平安问题变得尤为重要。
为了确保电气平安,人们需要遵循一系列的平安措施和标准。
2. 防雷技术在雷电天气下,电气设备容易受到雷电的干扰和损坏,因此我们需要采取相应的防雷措施。
下面是一些常见的防雷技术:2.1 避雷针避雷针是最常见的防雷设施之一。
它可以将雷电引向地下,并分散和减弱雷电的能量,从而保护附近的电气设备免受雷击的损害。
2.2 避雷器避雷器是一种能够吸收并释放受雷电冲击的电气设备的过电压的设备。
它可以将过高的电压引导到地下,防止设备损坏。
2.3 避雷带避雷带是一种导电材料制成的带状物,通常安装在建筑物的屋顶周围。
它可以将雷电引向地下,减少雷电对建筑物和设备的损害。
3. 接地系统接地系统是电气设备中非常重要的一局部,它能够提供一个平安的电气连接,并将不正常的电流引入地下。
下面是一些关于接地系统的重要概念:3.1 系统接地和设备接地系统接地是指将整个电气系统的中性点〔通常是变压器中性点〕通过接地电极与地面连接起来。
设备接地是指将电气设备的金属局部〔如机壳、框架等〕通过接地电极与地面连接起来。
3.2 接地电阻接地电阻是评估接地系统性能的重要指标。
它反映了接地电极与地面之间存在的电阻,并且越小表示接地系统的性能越好。
3.3 接地故障接地故障是指接地系统中出现的故障,如接地电极断裂、接地电阻升高等。
它可能导致电流无法正确引入地下,从而给人和设备带来平安隐患。
3.4 接地保护接地保护是一种保护电气设备和人身平安的措施。
它可以确保接地系统的正常运行,防止接地故障带来的危险。
4. 总结电气平安、防雷与接地是保障人员和设备平安的重要环节。
通过了解防雷技术和接地系统的原理,并采取相应的平安措施,可以有效降低电气设备故障和事故发生的概率。
同时,合理设计和维护电气系统,并遵守相关的平安标准和规定也是确保电气平安的关键。
第三章雷电、建筑物防雷及工程接地装置雷电是雷云之间或雷云对地面放电的一种自然现象,而雷电流通过地表的被击物时,具有极大的破坏性。
为了计算研究雷电过电压和采取有效的防雷措施,人们对雷电进行了长期的观测,积累了不少的有关雷电参数的资料,并研究雷电产生的过程和规律,为防止雷电的危害,采取有效措施奠定了理论基础。
第一节雷电与雷电参数一、雷电的形成及危害1、雷电的形成大气中带有电荷的云团称为雷云,雷云是产生雷电的先决条件,雷电包括雷云对大地放电和云团放电,但研究重点是雷云对大地间的放电形式。
按雷电发展方向,雷电可分为下行雷和上行雷,而雷电的极性是按照雷云完成大地的电荷符号决定的,实例表明,90%左右的雷电为负极性,下行的负极性雷对地放电可分为三个阶段:先导放电、主放电、余辉放电。
(1)、雷电的先导放电过程:雷云带有电荷后,往往电荷集中在几个带电中心,当某一点的电荷较多,且在他附近的电场强度达到足以使空气游离击穿时(25-30kv/cm),空气开始游离——形成先导放电通道(通道导电性好,温度高)——云中电荷沿先导通道向下运动——强度达到一定值会又引起空气游离——先导放电逐级发展(一般每发展50m左右就会有一个30-90us的间歇),故先导放电平均速度较慢。
先导通道发展初期,其方向不固定,当它距地面高度达到一定值时(定向高度),在地面上的突出物可能产生向上的迎面先导,且迎面先导面向下行先导发展形成主放电并决定雷击点。
当先导通道的头部与迎面先导上的异号感应电荷或与大地之间距离较小,在下行先导极高电位下,可把剩余空气间隙击穿,便形成放电第二阶段——主放电(2)、雷电的主放电阶段:当先导通道头部与大地短接时,主放电阶段开始。
主放电阶段先导通道成为更高电导的通道,且发展速度较快,(0.07-0.5倍光速),主放电是从地面向云中发展,当主放电通道达到云端时,主放电结束。
主放电持续时间不超过100us,电流幅值可达几十KA甚至几百KA,电流的瞬间值是随主放电向高空发展而逐渐减小,形成雷电流冲击波形,主放电时通道中会发生声、光、热现象且电流突变产生的较大磁场变化具有很大破坏作用。
(3)、余辉放电阶段:主放电结束后,云中剩余电荷沿雷电流通道迅速流入大地,形成余辉放电,其电流是逐渐较弱的,持续时间几毫秒。
由于云中存在几个电荷电,极雷电往往是重复的,有时重复2-3次,通常第一次放电后经过几十毫秒间隔沿第一次放电通道又开始第一次放电,不同之处在于先导放电不再分级,雷电流较第一次小。
经统计每次放电对地泄放电荷总量在很大范围变化(不足1库至几百库),平均35C。
其中30%-50%是余辉放电沿主放电通道接入大地。
2、雷电的危害:(1)、破坏作用的四种基本形式:1)直击雷:雷直接击在建筑物或其他物体上。
特点:过电压高(可高达几百万甚至上千万伏)、电流大(可达几十KA甚至几百KA)、危害大。
2)感应雷:由于雷电流强大电场和磁场变化产生的静电感应、电磁感应过电压。
特点:过电压较低(一般不超过500kv),电流小,危害相对较弱。
3)雷电波侵入:雷电过电压沿输电线路侵入变电所或用户而造成较大伤害。
4)球形雷:一个温度较高,并发出红色光亮的球体。
(一般直径约10-20cm以上)(2)、雷电的危害:1)热效应:雷击点发热量约为5000-20000MJ,易造成燃烧及金属熔化。
2)机械力效应:雷电流通过温度很高,一般为6000-20000度。
被击物内部水分变热急剧汽化,因膨胀会产生机械力,破坏被击物。
3)雷电流的电磁效应:强烈的电磁场变化会感应出较大电磁场,危及设备安全。
二、雷电参数1、雷击时计算雷电流的等值电路和雷电流的幅值:(1)、等值电路:雷电放电过程如下图所示若大地为一理想导体,雷云放电所至之处电阻为零,设先导通道电荷感应为负,主放电速度极快(实则为光速的0.1-0.5倍),实践表明:雷电通道具有分布参数的特征,其波阻抗为Z,等值电路略。
若雷击于具有分布参数特性的避雷针,线路塔杆、地线或导线,则雷电流运动流过被击物体的电流波幅值可以计算。
结论:流经被击物体的雷电流与被击物波阻抗Z有关,Z越大雷电流越小。
雷电流幅值:当Z=0时,流经被击物体的电流叫做雷电流。
实际上雷击于小于30Ω接地电阻的物体时,就可以为流过该物体电流等于雷电流。
(2)、雷电流幅值:雷电通道波阻抗Z是沿雷击通道运动的电压波与电流波的比值。
有关规程中波阻抗Z取300-400Ω。
雷电流应为一非周期冲击波,其幅值与被击物及自然条件有关,是个随即变量,只有通过大量实例,才能正确估计其概率分布规律。
2、雷电流的波形:雷电流的波头和波尾都是随即变量,其平均波尾为40us左右,中等强度以上雷电流其波头大致在1-4us,幅值增加,速度递增。
一般计算用波头取2.6us ,即认为雷电流平均上升速度为I/2.6us,雷电流波形对防雷设计是有意义的,在一般线路防雷设计中,波头可取斜角波,但在设计特殊高塔时,可取半余弦波头。
3、雷暴日与雷暴小时:在进行防雷设计时须掌握当地的雷电活动规律,从实际出发,采用适当的防雷措施实施雷电防护,雷暴日(每年中有雷暴的日数),雷暴小时(两者关系近1:3)是重要数据。
按雷暴日分:以40为中等强度雷电流活动区(如长江流域及淮北某地区);强雷区:超过90(如华南某些地区);多雷区:超过40(长江以南至北回归线的大部分地区40-80);少雷区:少于15(如西北地区)4、地面落雷密度和输电线沿路雷次数地面落雷密度:每一雷暴日,每平方公里地面遭受雷击的次数。
5、雷电冲击过电压:由雷云放电过程可知,雷电流幅值大,变化快,故会产生作用时间短暂幅值高的过电压——雷电冲击过电压。
第二节雷电能量在导体上的传输雷云放电会在供配电系统产生的过电压,其幅值取决于雷电参数和防雷措施,雷害的产生和防护中都存在能量的传递过程,本节介绍雷电能量在导体上的传输。
一、传输线1、集中参数电路与分布参数电路:(1)集中参数电路:电路的几何尺寸远小于工作于其上的电磁波波长,经典电工理论均适用于此类电路。
(2)分布参数电路:电路的几何尺寸与工作于其上的电磁波波长可以比拟时,经典电工理论不适用于此电路。
2、传输线:(1)“长线”与“短线”区别:工频正弧50HZ X=V/f=3×108/50=6000km,若线路长600m仅占波长万分之一,可视为短线,若f=5MHZ时,X=3×108/5×106=60m,在600m长线路有10T完整电压正弦波,可视为长线此时,电流电压是时间和位置的函数,即µ=µ(x,t) i=i(x,t)。
(2)传输线的波阻抗:波阻抗Z:在传输线上注意一点,在外界条件不变的情况下,该点上同一方向传输电压波与电流波比值即Zc(x)=µ(x,t)/i(x,t)。
若Zc(x)与电压大小无关,线性且各点均相等,则称为均匀传输线!(3)传输线的等效电路:(以单根导线为例)如图为单导线等值电路:见PPT式中L0、r0、C0、g0分别为线路单位长度的电感、电阻、电容、电导,一般情况下,输电线路对地电导很小可略去,为局化分析,以单根无损单导线为例分析,略去r0、g0,从而简化波动方程!二、传输线上的波过程:1、波动方程:(单根无损导线)用拉化变换求解而进行反拉化变换则得:µ(x,t)=µf(x,t)+ µb(x,t) µ=µf(t-x/v)+ µb(t+x/v) i(x,t)=i f(x,t)+ i b(x,t) i=i f(t-x/v)+ i b(t+x/v)µf(x,t)=L0/Co*i f(x,t) v=1/ (L0*Co)1/2µb(x,t)=-L0/Co*i b(x,t)式中:µf(x,t)=µf(t-x/v)——电压前行波µb(x,t)=µb(t+x/v)——电压反行波i f(x,t)=i f(t-x/v)——电流初行波i b(x,t)=i b(t+x/v)——电流反行波v=1/ (L0*Co)1/2理解示例:以µf(t-x/v)为例,假定当Z1=t时线路上位置为x1,此点电压互数值为Ua,与时间由电压前行波µf(t-x/v)流动示意图,t1等于t2时,具有相同电压值Ua的点必须满足:t1-x1/v=t2-x2/v →t-x/v=常数,微分得:µx/µt=v,v是波速,对固定电压值Ua而言,它在导线上的坐标是以速度v向x正方向移动的,因此,µf(t-x/v)代表一个以速度v向x正方向行进的电压波,同样可以说明µb(t+x/v)代表一个以速度v向x负方向行进的波,我们称之为反行电压波,同理解,i b为电流前行波,电流反行波!结论:传输线上电压和电流都是由一个前行波和一个反行波迭加而成,其波速相同均为v=1/ (L0*Co)1/2,根据波阻抗的定义:Zc=( L0/Co)1/2可见:架空线上波速为光速,若为绝缘导线如电缆,一般为光速的1/2-1/3,架空线波阻抗Zc一般为500Ω左右,电缆Zc的为十几至几十Ω。
波阻抗与集中参数中电阻的异同点:单位相同均为Ω,但R消耗能量而Zc=( L0/Co)1/2不消耗能量,同时R与导线长度有关而Zc无关!综上所述:无损单导线波过程基本规律由下面四个方程揭述:U=Uf+Ub i=if+ib Uf=Z*if Ub=-Z*ib含义:导线上任何一点的电压或电流等于通过该点的前行波与反行波之和,前行电压波与电流波之比为Zc,反行电压波与电流波之比为-Zc,注意:电压波、电流波的极性!另Z≠uf+ub/if+ib!2、行波的折射与反射:(1)现象:在电力系统中经常遇到线路末端与另一不同波阻抗的线路相连,如一架空线路与一电缆相连,线路末端接有集中参数阻抗等,当行波运动到波阻抗发生变化的位置时,根据能量守恒原理,节点两侧电能与磁场能不变,则必须引起电流、电压的变化,这种现象就是行波在节点发生折射与反射。
(2)行波的折射与反射规律:表达式见P122式4-6 4-7 4-8 4-9电流波:表明了磁场能量的传播。
电压波:表明了电场能量的传播。
波阻抗:表明了磁场与电场能量的比例。
根据能量守恒定律,波阻抗变化时,会发生电场和磁场能量的转换,使电流波和电压波发生变化。
(3)举例:例4-1:见P122图4-10结论:1)线路末端开路Z2→∞α=Z β=1,末端电压升高一倍,电流为零,全部磁场能转变为电场能!2)末端短路时,Z2→∞α=0 β=-1,末端电流全反射,电流升高一倍而电压为零,即全部电场能转变为磁场能!3)、彼得逊法则:(又称波过程的戴准南定理)特点:用集中参数电路来等效求解两根波阻抗不同的传输线连接处折射波大小的一种特殊方法。