Reisebølge

Definisjon
En reisende bølge er en midlertidig bølge som oppstår og beveger seg langs en overføringslinje med konstant hastighet. Denne typen bølge eksisterer i et kort tidsrom (bare noen få mikrosekunder), men kan likevel forårsake betydelige forstyrrelser i overføringslinjen. Midlertidige bølger oppstår hovedsakelig på grunn av operasjoner som slåing av, feil og lynnedslag.
Betydning av Reisende Bølger
Reisende bølger spiller en viktig rolle i å bestemme spennings- og strømnivåer ved ulike punkter i kraftsystemet. I tillegg er de viktige for design av isolatorer, beskyttelsesenheter, isolasjon for terminalutstyr og total isolasjonskoordinering i kraftsystemet.
Spesifikasjoner for Reisende Bølger
Matematisk kan en reisende bølge representeres på flere måter. Den vises oftest i form av en uendelig rektangulær bølge eller en trinnbølge. En reisende bølge karakteriseres av fire spesifikke attributter, som vist i figuren nedenfor.

• Egenskaper ved Reisende Bølger
  Topp: Dette representerer den maksimale amplituden til bølgen, og måles vanligvis i kilovolt (kV) for spenningbølger eller kiloamper (kA) for strømbølger.

• Front: Dette refererer til delen av bølgen som foregår toppen. Varigheten av fronten måles som tidsintervallet fra starten av bølgen til det øyeblikket den når sin toppverdi, vanligvis uttrykt i millisekunder (ms) eller mikrosekunder (µs).

• Hale: Halen av bølgen omfatter delen som kommer etter toppen. Den defineres av tiden som går fra starten av bølgen til bølgens amplitudereduseres til 50% av sin toppverdi.
  Polaritet: Dette indikerer polariteten til toppspenningen sammen med dens numeriske verdi. For eksempel, en positiv bølge med en toppspenning på 500 kV, en frontvarighet på 1 µs, og en halvarighet på 25 µs vil bli betegnet som +500/1.0/25.0.

Overtramp
Et overtramp er en spesiell type reisende bølge som oppstår av bevegelsen av elektriske ladninger langs en leder. Overtramp er kjennetegnet ved en veldig rask og bratt økning i spenning (den bratte fronten), fulgt av en mer gradvis nedgang i spenning (overtrampshalen). Når disse overtrampene når terminalutstyr som kabinebokser, transformatorer eller brytere, kan de potensielt forårsake skader hvis utstyret ikke er tilstrekkelig beskyttet.
Reisende Bølger på Overføringslinjer
En overføringslinje er et fordeltparametersirkui, noe som betyr at den støtter propagasjon av spenning- og strømbølger. I et sirkui med fordelte parametre propagerer elektromagnetisk felt med endelig hastighet. Operasjoner som slåing av og hendelser som lynnedslag, påvirker ikke alle punkter i sirkuiet samtidig. I stedet sprer deres effekter seg gjennom sirkuiet i form av reisende bølger og overtramp.

Når en overføringslinje plutselig kobles til en spenningskilde ved å lukke en bryter, blir ikke hele linjen energisert øyeblikkelig. Med andre ord, spenningen dukker ikke opp umiddelbart ved den fjerne enden av linjen. Dette fenomenet skyldes tilstedeværelsen av fordelte konstanter, nemlig induktans (L) og kapasitans (C) i en tapfri linje.

La oss betrakte en lang overføringslinje med fordeltparametersinduktans (L) og -kapasitans (C). Som vist i figuren nedenfor, kan denne lange linjen konseptuelt deles inn i mindre seksjoner. Her representerer S bryteren som brukes for å initiere eller avslutte overtramp under slåingsoperasjoner. Når bryteren lukkes, virker induktans L1 først som en åpen sirkel, mens kapasitans C1 virker som en kort sirkel. Akkurat da kan spenningen i den neste seksjonen ikke endres, fordi spenningen over kondensatoren C1 er null i begynnelsen.

Derfor er det umulig å lade kondensator C2 gjennom induktans L2 før kondensator C1 er ladd til et visst nivå, og denne ladelingsprosessen tar nødvendigvis tid. Samme prinsipp gjelder for den tredje, fjerde og senere seksjonen av overføringslinjen. Dermed øker spenningen i hver seksjon gradvis. Denne gradvise økningen av spenning langs overføringslederen kan visualiseres som en spenningbølge som beveger seg fra den ene enden av linjen til den andre. Den assosiert strømbølgen er ansvarlig for denne gradvise ladelingsprosessen. Strømbølgen, som reiser side om side med spenningbølgen, genererer et magnetfelt i omgivende rom. Når disse bølgene når knutepunkter og termineringer i elektriske nettverk, undergår de refleksjon og brekningsfenomener. I et nettverk med mange linjer og knutepunkter kan en enkelt inntreffende bølge initiere flere reisende bølger. Når bølgene splittes og undergår flere refleksjoner, øker antallet av bølger betydelig. Det er imidlertid viktig å merke seg at den totale energien av de resulterende bølgene aldri kan overstige energien av den originale inntreffende bølgen, i henhold til den fundamentale lov om energibevarelse i elektriske systemer.