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作者：lujianjun　|　来源：泰宇机械　|　发布时间：2019-03-03 10:44　|　浏览次数：次

针对架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波形成过电压侵入室内造成设备损坏等问题。通过对雷电电磁波传输理论及屏蔽电缆耦合雷电电磁波理论的分析,建立架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波试验模型,采用impulse current generated system(简称ICGS)雷电冲击平台模拟8/20μs雷电流波形,对长度及终端负载不同的架空屏蔽电缆,分别做雷电冲击试验。得出以下结论:当屏蔽电缆悬空时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度呈负相关,与冲击电压值呈正相关;当屏蔽电缆终端阻抗匹配时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度、冲击电压值都呈正相关,但终端接地时,其耦合雷电电磁波能量将明显减小;屏蔽电缆长度越长,其耦合的雷电电磁波电压波形的周期越长,频率越大,能量衰减的越慢,且在波尾位置有明显的阻尼振荡。研究结果对架空屏蔽电缆雷电防护具有一定的指导意义。?蔽电缆防雷提供了理论及数据依据。1架空电缆耦合雷电过电压理论分析1.1电磁波的传播电磁波的传播特性服从波动方程，设电磁波随时间的变化关系为ejωt，那么方程可以写为2E=γ2E。其中γ是传播系数γ=jωμ(σ+jω∈)，2是拉普拉斯算符，μ、σ和∈分别为传播煤质的磁导率、导电率和节点常数。传播常数可表示为[11-12]γ=a+jβ=jωμ0∈(1+σjω∈)12（1）当电磁波通过地面时，地面上的屏蔽电缆受到入射波和反射波复合的一个合成场的作用。如图1所示，给出了波的入射方向以及确定分量的坐标。X轴垂直于地面，Z轴在土壤的交界面上。图1坐标系统：本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com架空屏蔽电缆耦合-电动折弯机液压弯管机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机入射波方位角及入射波仰角Fi地面以上的总电场的水平分量Ez和垂直分量Ex分别在水平导体和垂直导体上感应出电流。来自任何方向的极化入射波可以把场分解为垂直极化分量和水平极化分量。即：Ei=Eivv+Eihh（2）1.2架空屏蔽电缆单位长度的电压和电流架空屏蔽电缆可以看成分布源Ex(h,z)源的传输线。在实际分析电磁场对架空屏蔽电缆的影响时，需要考虑到在土壤地面的情况下非理想导电性和非完全反射性[13]。假设激励电压源是沿着架空屏蔽电缆分布的，有分布源的屏蔽电缆可以看作每段长度都有相应电压源增量的传输线。此时，每个单位长度阻抗为Z=R+jωL，单位长度导纳为Y=G+jωC，波阻抗为Z0=ZY。当正弦信号(ejωt)作用在屏蔽电缆上时，沿线电压和电流可用以下微分方程表示：dVdz=Ez-IZ（3）dIdz=-VY（4）将其中之一求导可得：d2Vdz2-γ2V=dEzdz（5的情况下，相当于电缆的终端接一无穷大的负载，当冲击电压为31kV，电缆长度为10m，电缆耦合的雷电电磁波电压值达到116.8V，而现实中的雷电幅值有时高达上百千伏，而电缆耦合的雷电电磁波电压值与冲击电压呈正相关，故其耦合的雷电电磁波电压值将远远大于116.8V，因此，需要对架空屏蔽电缆进行必要的防护。图3屏蔽电缆悬空时的能量及残压趋势图Fi图4为屏蔽电缆悬空时，冲击电压为19kV，在屏蔽电缆终端采集到的典型波形图，图4（a）为电缆长度为10m时，电压波形中纵轴每格为20V，横轴每格为500ns。图4（b）为电缆长度为40m，其中电压波形的纵轴每格为5V，横轴每格为1us。从图4可知，屏蔽电缆长度越长，其耦合的雷电电磁波电压波形的周期越长，能量衰减的越慢，幅值越校2.2.2屏蔽层与芯线间接入75阻抗数据分析将架空屏蔽电缆悬在高为3m，离模拟雷电通道水平距离为50m的位置，屏蔽电缆的终端接入75Ω的电阻，即：代表屏蔽电缆与其终端的设备阻抗匹配的情况。采用示波器采集不同冲击电压下屏蔽电缆耦合到的雷电波电压波形。试验所得数据见表2。从表2可得：屏蔽电缆长度相同时，随着冲击电压的不断增大，屏蔽电缆耦合到的雷电电磁波能量与电压都不断地增加；当阻抗匹配时，在相同的雷电冲击电压下，屏蔽电缆耦合到的雷电电磁波能量及电压值与屏蔽电缆的长度呈正相关，即：屏蔽电缆的长度越长，其耦合到的雷电电磁波能量及电压值越大。将表2的数据进行统计分析，得图5，从图5（a）可知，屏蔽电缆耦合的雷电电磁波能量与冲击电压呈幂函数关系。阻抗匹配时，?架空屏蔽电缆耦合-电动折弯机液压弯管机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com

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