電子電力系統(tǒng)是國(guó)家重要基礎(chǔ)設(shè)施,線纜作為系統(tǒng)中傳輸信息及能量的媒質(zhì),大部分暴露在外界自然環(huán)境中,極易受到強(qiáng)電磁脈沖干擾產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬態(tài)感應(yīng)電流,并通過(guò)耦合進(jìn)入電子電力系統(tǒng)內(nèi)部造成設(shè)備損害。因此,研究強(qiáng)電磁脈沖環(huán)境與各類傳輸線纜的耦合效應(yīng)對(duì)當(dāng)前電子電力系統(tǒng)的電磁防護(hù)具有重要意義。針對(duì)強(qiáng)電磁脈沖環(huán)境下有耗半空間中的線纜,提出了一種將反射系數(shù)法與時(shí)域積分方程（TDIE）方法結(jié)合求解強(qiáng)電磁脈沖與各類傳輸線纜耦合效應(yīng)的時(shí)域方法。首先采用反射系數(shù)法,獲取有耗地面反射波到達(dá)線纜的時(shí)域響應(yīng),然后把這部分的反射波作為入射波激勵(lì)源的一部分,加入到TDIE方法的求解中,建立單根架空線纜的時(shí)域電場(chǎng)積分方程;進(jìn)而擴(kuò)展得到不同媒質(zhì)情況下多線纜、分層地面上方線纜以及埋地線纜的積分方程,通過(guò)時(shí)域矩量法（TD-MOM）快速求解;最后利用混合算法為架空線天線精確建模,計(jì)算了線天線受時(shí)變電壓源激勵(lì)后的瞬態(tài)響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,分析了不同線纜長(zhǎng)度、架設(shè)高度及入射波極化狀態(tài)條件下架空線纜的感應(yīng)電流變化規(guī)律,討論了影響細(xì)線天線中點(diǎn)瞬態(tài)電流的因素。考慮實(shí)際的電力傳輸線長(zhǎng)度很長(zhǎng)且在一定程度上可以看成是周期結(jié)構(gòu),采用基于無(wú)限-周期結(jié)構(gòu)理論的... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

HEMP電磁脈沖形成示意圖

為了更直觀的分析三種不同標(biāo)準(zhǔn)下的HEMP電磁脈沖,將每種參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)域波形變化趨勢(shì)圖進(jìn)行對(duì)比,如圖2.2所示。從圖2.2不難看出,雖然三種不同標(biāo)準(zhǔn)下的HEMP電磁脈沖波形參數(shù)變化較大,但其峰值場(chǎng)強(qiáng)多為50kV/m左右,大致趨勢(shì)都為脈沖上升時(shí)間短,脈沖下降時(shí)間長(zhǎng)。另一方面,對(duì)于所有總能量不為零的有限信號(hào)來(lái)說(shuō),其包含的總能量值由脈沖波形信號(hào)所表示的能量與波形持續(xù)時(shí)間的微積分值來(lái)計(jì)算。因此,圖2.2展示的三種定義標(biāo)準(zhǔn)下的HEMP電磁脈沖波形中,1976年文獻(xiàn)出版物給出的HEMP電磁脈沖波形下降趨勢(shì)最緩慢,求得的微積分面積最大,其包含的能量比另外兩種HEMP電磁脈沖更高。IEC民用標(biāo)準(zhǔn)定義的脈沖信號(hào)波形下降速度最快,波形當(dāng)中包含最多的高頻成分,與電子設(shè)備產(chǎn)生的耦合效應(yīng)更強(qiáng),產(chǎn)生的危害更大,在研究過(guò)程中更能代表最為惡劣的電磁環(huán)境,多在實(shí)驗(yàn)研究中使用。

其中,HEMP電磁脈沖波形參數(shù)的典型值為:脈沖峰值場(chǎng)強(qiáng)分別代表脈沖前、后沿參數(shù),且修正系數(shù)k=1.3。HEMP電磁脈沖的時(shí)頻域波形如圖2.3所示。從圖2.3(a)中的HEMP電磁脈沖時(shí)域波形圖可知,HEMP波形是一個(gè)雙指數(shù)脈沖函數(shù),其中,HEMP電磁脈沖信號(hào)的前沿上升時(shí)間(10%-90%)約為2.5ns,后沿下降時(shí)間(90%-10%)約為55ns,脈沖半高寬(50%-50%)約為23ns,達(dá)到峰值的時(shí)間僅僅只需0.01-0.03s,這與IEC民用標(biāo)準(zhǔn)定義的HEMP波形參數(shù)相符。從圖2.3(b)中的HEMP頻譜分布情況可知,HEMP電磁脈沖能量主要集中在30MHz以內(nèi),其覆蓋了較寬的頻帶范圍。

【參考文獻(xiàn)】：
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