大地分层结构条件下架空线路系统导线—地回路阻抗的计算分析

架空线路系统导线—地回路阻抗是输电线路过电压防护和电磁兼容研究的重要参数。笔者将大地视为水平分层结构,运用复数镜像法,给出了大地水平分层时架空线路系统导线—地回路阻抗的计算方法,验证了该计算方法的正确性;结合中国特高压输电线路实例,计算分析了大地分层结构条件下架空线路系统导线—地回路阻抗的变化规律。结果表明:文中方法克服了Carson公式计算结果频率性能较差的缺点,具有更高的计算准确度;架空线路导线—地回路阻抗随频率和第1层土壤厚度的增加而增大且有饱和趋势,第1层土壤的电阻率对导线—地回路阻抗有明显影响。     

快速计算架空与水平双层大地埋地导体间互阻抗的矩函数方法

架空导体和水平分层大地中埋地导体之间的互阻抗是众多电磁兼容问题分析的基础,该阻抗表达式为含无穷上限的高振荡复积分。提出了一种采用矩函数方法快速计算该积分的方案,将互阻抗积分表达式分割为定积分和含有无穷上限的尾积分,并分别采用合适的方法予以快速计算。对于其中的定积分部分,首先采用样条函数拟合被积函数,此时,定积分部分可用矩函数解析表示;对于含有无穷上限的尾积分,将积分核用其渐进函数代替,该渐进积分核函数可采用指数积分表示。由于矩函数采用解析式计算,本文方法完全避免了振荡积分的计算,是一种高效的计算高振荡积分的方法。本文方法可以用于电磁兼容或者电磁暂态问题中涉及的架空导体和埋地导体之间互阻抗的计算。     

局部不均匀大地中电缆阻抗频率特性的快速计算

为了快速、准确地计算局部不均匀大地中电缆阻抗的频率特性 ,提出了一种虚拟媒质方法和柯西估计方法 (Cauchy’smethod)相结合的快速计算方法。该方法采用虚拟媒质方法求解局部不均匀大地中矢量磁位积分方程 ,得到几个不同频率下电缆阻抗值及其频率导数值 ,然后利用柯西估计法确定电缆阻抗参数关于频率的有理函数 ,即电缆阻抗参数的频率特性     

直流微电网节点阻抗特性与系统稳定性分析

由于直流微电网系统阻抗的复杂性易导致系统稳定性恶化,为此从直流微电网的结构特点入手,给出了一种基于直流微电网节点阻抗特性的系统稳定性分析方法。在考虑线缆阻抗的前提下,把系统支路简化为包含虚拟阻抗的诺顿等效电路,并分析了线缆电感参数对支路输出阻抗特性的影响。然后,从系统节点和支路阻抗模型出发,建立了一个简单直流微电网系统的节点导纳模型和导纳矩阵。利用系统的节点导纳矩阵,易求取系统的任意节点阻抗。最后,利用节点阻抗特性完成了对系统稳定性的判定,且通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于有源传输线模型的地-架空屏蔽线缆耦合特性分析与参数计算

在外场照射下,计算架空线缆上的感应电流分布时,大地的耦合是不能忽略的,如何从理论上分析大地耦合在线缆上的感应电流,是模拟飞机系统间电子对抗环境的重要基础,因为无论是共模还是异模干扰,都是通过线缆耦合传递能量的。利用有源传输线理论建立的地-线缆耦合模型,给出了纵向阻抗的修正公式,分析了高频下参数的适用范围;同时,针对理论分析结果,进行了实测比对。这为飞机系统间电磁干扰实验的实施提供了必要的理论和数据基础。     

大地水平分层电导率对架空线缆HEMP响应的影响

为研究真实地表附近架空线缆的高空核爆电磁脉冲(HEMP)响应,建立了两层土壤的大地简化模型,基于传输线模型推导了分层大地情况下线缆终端负载感应电流的计算公式,并与CST仿真结果进行对比,验证了计算结果的正确性。根据典型地表土壤的电导率分布规律,分析了上、下层土壤电导率及上层土壤厚度对负载感应电流的影响。结果表明电导率分层大地模型与电导率单一大地模型相比更贴近实际。     

有限长度埋地多导体电缆对外界电磁场响应特性分析

为研究埋地多导体电缆耦合外界电磁场的变化规律,利用快速Fourier变换和逆变换技术,结合多导体传输线的链参数方程导出了外场辐照下电缆两端感应信号的频域、时域计算公式,研究了电缆末端感应电流的变化规律。结果表明:感应电流随电缆埋地深度的增加而减小,分别随大地电导率和相对介电常数的增大而减小,随着导体电导率的增大而无明显变化,及随着线长的增加而增大;在[0,90°]范围内,感应电流分别随极化角、方位角的增加而减小,随俯仰角的增大而增大;以特性阻抗值为分界点,当电缆端接阻抗值在小于或大于特性阻抗值的范围内分别变化时,感应电流会呈现不同的变化规律。此研究方法和结论对于埋地电缆的电磁防护有一定参考价值。     

考虑大地分层结构时避雷线电能损耗的计算方法

考虑到大地的非均匀性,为准确计算高压输电线路避雷线中的电能损耗,建立了土壤水平分层模型,以两层土壤为例,基于麦克斯韦方程组,推导出了电磁场等效作用宽度的计算公式,提出了考虑土壤水平分层结构时避雷线各阻抗参数的计算方法.     

外场辐照下埋地电缆瞬态响应规律研究

为研究埋地电缆耦合外界电磁场的变化规律,基于传输线理论,利用快速傅里叶变换和逆变换技术导出了外场辐照下电缆两端感应电压、电流的表达式,研究了感应电流的变化规律,结果表明:感应电流随电缆埋地深度的增加而减小;分别随大地电导率和相对介电常数的增大而减小,随着导体电导率的增大无明显变化;当线缆长度小于30 m时,随着线长的增加,感应电流峰值变大,当线缆长度大于30 m时,随着线长的增加,感应电流峰值减小。感应电流波形随线长的增加出现延时;在[0,90°]范围内,分别随极化角、方位角的增加而减小,随俯仰角的增大而增大;当电缆端接阻抗Z1为固定值,另一端接阻抗Z2增大时,Z2端电流呈减小趋势;当电缆端接阻抗Z2为固定值,另一端接阻抗Z1增大时,Z2端电流基本没有变化。     

模型参数估计法计算地下地返回导体参数频率特性

在地下地返回导体参数计算中,为降低优化算法对初值选择的依赖性和提高收敛速度,基于模型参数估计(MBPE),提出了基于频域参数逐步外推概念构造初始值的方法。以Sunde公式为基础,对隐函数形式的导体参数计算公式采用非线性优化方法求解,利用已计算的参数值推出下一个频率的近似解作为优化问题初始值,根据所得初值计算不同大地电导率接地导体参数,分析冲击电流激励下接地导体暂态响应。结果表明,当大地电导率为0.1 S/m、0.01 S/m和0.001 S/m时,土壤的分布电导均远远大于其分布电容,因此,冲击电流作用下,对于实际土壤参数,接地导体时域传输线模型中可不考虑对地电容的作用。应用MBPE方法可以避免计算导体参数时初值选择的盲目性,从而提高了计算效率并保证了算法的收敛性。