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。

经分析可知，电缆中行波的波速度可表示为：

    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）Z0来描述。

经分析可知，电缆的波阻抗可表示为：

    L0、C0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+=Z0                       (2.1)

    而对于反向电压波U-与电流波i-之间，则有：

           U-/i-=-Z0                      (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。

a

b

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。

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