地面铺设缆线的高空电磁脉冲响应研究

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高空核爆电磁脉冲下埋地电缆瞬态响应研究

高空核爆电磁脉冲下埋地电缆瞬态响应研究
郭兴;张玉强
【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】高空核爆电磁脉冲(HEMP)会引发埋地电缆的耦合作用,从而产生瞬态响应。

针对HEMP下埋地电缆瞬态响应问题,首先分析了高空核爆电磁脉冲的时频特性;然后给出了电磁场与电缆耦合公式,明确了两者之间的耦合关系;最后基于电磁仿真软件Gprmax模拟了不同土壤成份、电缆埋深和辐射状态下的埋地电缆瞬态响应。

仿真结果表明:利用Gprmax对高空核爆电磁脉冲下的埋地电缆瞬态响应进行分析是一种有效的方法,对高空核爆电磁脉冲的防护以及其他高功率电磁脉冲的电磁兼容问题分析具有参考意义。

【总页数】6页(P110-115)
【作者】郭兴;张玉强
【作者单位】延安大学物理与电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.两种高空核爆电磁脉冲下电话机的效应异同性及概率分布
2.两种高空核爆电磁脉冲电缆耦合效应的比较
3.电磁脉冲下螺旋天线瞬态响应的仿真研究
4.埋地电缆高空电磁脉冲耦合响应
5.强电磁脉冲下金属氧化物避雷器瞬态响应特性
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高空核电磁脉冲对地面线缆的影响

用，对设备造成损伤．从而产生破坏后面文中所提及的
ＨＥＭＰ波形都是默认为核爆的早期的部分高空核电磁脉冲（ＨＥＭＰ）的场强时域表达式为：
Ｅ（ｔ）：Ｅ（ｅ－￣ｔ＿ｅ）（１）式中：Ｅ为场强峰值，ｋ是修正系数，ｏ【，Ｂ分别为脉冲前、
图３ＣＳＴ仿真中ＨＥＭＰ时域波形图
３计算结果以及讨论
３．１耦合电流随线缆高度的变化
表文中选取单线作为线缆，长度为１ｎｌ，负载为５Ｏｎ，通过
控制变量法．改变线缆接地的高度．本文中分别选取了高度为
【文章编号】１００６ — ４２２２（２０１７）０４ — ０１９９ — ０２
１引言
高空核电磁脉冲（核爆炸高度不低于３０ｋｍ）参数是核爆炸主要效应参数之一，它的电场时域波形图如图１所示
。。，
用。本文中也就采用了传输线（ＴＬ）的方法。线缆与大地之间组
成一根传输线，传输线可以用波阻抗Ｚｏ（ｚ、及传输
）来描述，传输线模型可等效为图２所示。
ｓ（ ∞）：Ｊ
（３）
本文中采用的是传输线理论的方法对地面线缆在ＨＥＭＰ
５ｃｍ、ｌＯｃｍ、５０ｅｍ、１Ｏ０ｃｍ的四组单线，在ＨＥＭＰ渡的辐射下，

地面附近架高线缆HEMP响应计算_省略_rawal和Taylor模型比较_谢彦召

第17卷第4期强激光与粒子束Vo.l17,N o.4 2005年4月H I G H P OW ER LASER AND P ART I CLE BE AM S Apr.,2005文章编号:1001-4322(2005)04-0575-06地面附近架高线缆HE MP响应计算的Agra wal和Tayl or模型比较*谢彦召1,2,王赞基1,王群书2(1.清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084;2.西北核技术研究所,陕西西安710024)摘要:研究在高空核爆电磁脉冲(HE M P)的作用下,地面附近架高线缆感应瞬态电压、电流的传输线模型计算方法并进行比较。

考虑到有耗地面的电气参数,列举了A g raw al和T ay l or两种传输线理论模型的异同,应用格林函数求积分和叠加定理,分别采用两种模型,计算并比较了不同入射波和线缆布放状态下的电压、电流响应,以及各场分量(水平电场、垂直电场和水平磁场)单独存在时对电流、电压响应的贡献。

结果显示,A g raw al和T ay l o r模型得到的电压、电流响应是一致的,可以考虑在有界波电磁脉冲模拟器中进行短线缆的效应实验;由于相同的场分量在不同的模型中对电压、电流响应的贡献并不相同,因此在阐述某一场分量对线缆响应贡献大小时,应该首先说明所采用的传输线模型。

关键词:高空核爆电磁脉冲;传输线方程;A g rawa l模型;T ay lor模型;数值模拟中图分类号:TM15文献标识码:A高空核爆电磁脉冲(HE MP)的E1成分,具有辐射范围广、强度大、频谱宽等诸多特点,可以通过天线、线缆等的耦合作用,对各种电子化设备和系统造成暂时和永久损伤,具有强大的破坏效应。

研究有效的线缆HE MP响应计算和实验方法,摸清响应规律,进而采取适宜的防护措施是HE MP效应和防护加固研究中的一项重要工作。

一般地讲,可以采用电磁散射方法直接求解线缆感应的电压、电流,但是较为麻烦。

地面对传输线的影响仿真研究

ｄｆｅｅｌｃｒｃａａｔｒｆｇｏｎｄｈｖｆｅｅｔｅｅｔｎｔｅｔａｓｓｉｎａｄｌａｉｒｎｔｅｅｔａｐｍｅｅｏｒｕａｅｄｉｒｎｆｃｓｏｈｒｍｉｓｏｎｏｄ．Ｕｓｎｒｓｓｉｎｌｎｆｉｌｒｓｆｎｉｇｔａｍｉｓｏｉｅｎｔｅｙ，ｔｅｍｉｌｏｄｃｒｎｏｕｔｎｓｏｒｎｍｉｓｏｉｅ，ｃａｅｅｃｔｄｂｙｅｅｔｏｇｔｃｐｌｅｔｈｅｌｓｙｈｏｒｈｅｔｒｎａｌａｕｒｅｔｓｌｉｆｔａｓｓｉｎｌｎｗｈｉｈｘｉｌｃｒｍａｎｅｉｕｓｏｔｏｓｏｒｅｇｏｎｄｏｏｓｅｓｇｏｎｄａｅｕｏｄｔｒａｅｄｒｖｄ．ｓｄｏａｔＦｕｒｅａｓｏｎＡＴＬｒｕｒｌｓｌｓｒｕｓｒｔｒｃｎｕｃｏｅｅＢａｅｎＦｓｏｉｒＴｒｆｒａｄＭｎｒｉｎｍＡＢｉｌｔｏｓｍｕａｉｎ，
ｃｅｉｇｔｅｍｅａｃｆｈｏｎｎｔｅａｓｉｉｎｓｓｅｆｌｏｉｐｏｅｉｕｂｃｊｃｏａａｉｔｏｒａｎｐｄｎｅｅｇｕｄｏｎｍｓｏｌｅｌｕｒｓｒａｅｒｅｔｎｃｐｌｙｆｓｈｉｏｔｒｈｔｒｓｎｉｉｈｐｔｍｖｄｔｎｅｉｂｉ
ｓｏｔａｈｏｓｒｕｓｍｏｅｓｒｏｓｅｅｔｎｒｓｏｃｆｌａｕｒｎｈａｈｅｌｓｌｓｏｄ．Ｔｒｆｒｎ— ｈｗｈｔｔｅｌｓｙｇｏｎｄｈａｒｅｕｆｃｓｏｅｐｎｅｏｏｄｃｒｅｔｔｎｔｏｓｅｓｇｕｎｉｒｈｅｅｏｅｉ

高压脉冲电缆的抗电磁辐射和抗干扰性能研究

高压脉冲电缆的抗电磁辐射和抗干扰性能研究电缆在现代生活中起着重要的作用，它们被广泛应用于能源输送、通信传输等领域。

然而，随着科技的不断进步，电磁辐射和干扰问题变得越来越突出。

特别是在高压脉冲电缆的应用中，抗电磁辐射和抗干扰性能成为了一个重要的研究方向。

高压脉冲电缆是承受高压脉冲信号传输的重要设备，其性能对系统的稳定性和安全性产生直接影响。

电磁辐射和干扰问题可能导致电缆内部信号传输质量下降，进而造成系统故障甚至损坏。

因此，研究高压脉冲电缆的抗电磁辐射和抗干扰性能具有重要的理论和实践意义。

首先，高压脉冲电缆的抗电磁辐射性能是一个关键的研究方向。

电磁辐射是指电缆在工作过程中产生的电磁波，它可能对周围环境和其他系统产生干扰。

因此，研究如何减少电缆的电磁辐射是至关重要的。

一种常见的方法是采用屏蔽结构，通过将导体与绝缘层之间增加屏蔽层来阻止电磁波的泄漏。

此外，合理选择导体材料以及优化电缆的结构也可以有效降低电磁辐射水平。

其次，高压脉冲电缆的抗干扰性能也是一个重要的研究方向。

干扰是指电缆在工作过程中受到的外部电磁信号的干扰。

这些干扰信号可能来自电力设备、通信设备等。

为了提高电缆的抗干扰能力，可以采取以下措施：一是合理规划电缆的布置方式，尽量避免电缆与其他设备之间的干扰；二是采用抗干扰材料制造电缆，如使用屏蔽层、抗干扰绝缘材料等；三是提高电缆的抗干扰能力，选择合适的电缆参数，如导体直径、绝缘层厚度等。

在研究高压脉冲电缆的抗电磁辐射和抗干扰性能时，需要考虑到以下几个方面的因素。

首先是电磁辐射和干扰的频率范围，不同频率范围的干扰对电缆的影响程度是不同的。

其次是电缆的工作环境，不同的工作环境可能会带来不同的电磁辐射和干扰源。

因此，研究者需要根据实际情况设计不同的实验方案来评估电缆的抗电磁辐射和抗干扰性能。

此外，高压脉冲电缆的抗电磁辐射和抗干扰性能研究还需要考虑电缆的可靠性和安全性。

电缆的可靠性是指在工作过程中保持稳定的传输性能。

架空电缆耦合雷电电磁脉冲过程以及抑制方法研究

架空电缆耦合雷电电磁脉冲过程以及抑制方法研究发布时间：2022-07-15T09:08:46.079Z 来源：《科学与技术》2022年第5期3月作者：钱靖[导读] 针对架空电缆耦合雷电电磁脉冲形成电涌侵入室内造成设备的损坏钱靖云南省玉溪市新平彝族傣族自治县气象局 653400摘要：针对架空电缆耦合雷电电磁脉冲形成电涌侵入室内造成设备的损坏，和高压电涌造成输电网络损坏的的问题，通过对雷电电磁脉冲成因和传播的分析以及对空间电缆耦合的机理，结合其他文献的同时，采用多种计算方式计算结果并且分析各种反射地面、架空电缆架设高度等因素对架空电缆耦合电磁脉冲的影响等理论分析，得出空间耦合电磁脉冲产生的感应过电压的原因、传播特性以及感应电压幅值等结论。

利用这个分析结果采取的抑制的方法在防止雷电脉冲在架空电缆上耦合的电涌对设备造成损害，从而减小因雷电脉冲通过架空电缆形成电涌浸入室内的概率和损失，认识和了解雷电脉冲在空间传播的机理以及耦合电涌的传播方式对探究雷电防护有着一定的价值和意义。

关键词：空间电缆耦合雷电电磁脉冲架空线防护过电压1.架空电缆线感应过电压1.1.电磁波的传播当电磁波通过地面是，一部分入射电磁波被反射，另一部分电磁波继续向土壤中传播，并衰减。

地面以上的导体受到入射波和反射波复合的一个合成场的作用。

如图所示，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：如图所示，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：入射波方位角及入射波仰角地面以上的总电场的水平分量和垂直分量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：(1.1.2)1.2.架空电缆单位长度的电压和电流架空电缆可以看成分布源源的传输线，其中的分布源就是合成场。

在实际分析电磁场对架空线的影响时总是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。

架空线缆电磁脉冲响应的统计特性

核电磁脉冲 ( 具有场强高㊁频谱宽㊁覆盖范围大的特点 , 对电力㊁通信㊁网络等国家基础设施造成严 N EMP)
估系统的电磁敏感性或易损性 , 考察系统是否存在电磁安全性问题㊂系统中的电子设备一般都有屏蔽体保护 , ,A 系统互连的架空线缆是拾取空间电磁能量的主要接收器㊂在场线耦合计算方面 , T a l o r r a w a l和 y g
要 : 为考察电磁脉冲在系统端口产生的电磁应力 , 采用场线耦合模型 , 计算了电磁脉冲环境㊁架空线
文献标志码 : A
: / d o i 1 0. 1 1 8 8 4 H P L P B 2 0 1 5 2 7. 0 7 3 2 0 3
重威胁㊂这些基础设施一旦受到干扰或破坏 , 后果将是灾难性的㊂为了提高电子系统抗电磁干扰的能力 , 要评
] 1 ㊂本文采用 T 布电压源和分布电流源 [ a l o r模 y
] 型, 文献 [ 中有详细的推导过程㊂ 1, 7
F i . 1 S i n l e l i n eo v e ra l o s sc o n d u c t i n r o u n de x c i t e d g g gg T a l o r模型的第一电报方程为 y b n i n c i d e n tn u c l e a re l e c t r o m a n e t i cp u l s ep l a n ew a v e ya g d V( x) ( ) ᶄ( ω) I(x) =V ᶄ x) 1 +Z S 1( 图 1 有耗地面上单导体传输线模型 d x 式中 : 和I( 分别为线间电压和线上电流 ; 为等效分布电压 ; 为传输阻抗, ω 为频率 ; V( x) x) V ᶄ x) Z ᶄ( ω) Z ᶄ( ω) S 1(

电缆负载射频电磁辐射响应规律研究

ｚ。一ｌ（）ｎ，（）２
算法每次只给出一个频点的计算结果，获得结构要的宽带特性，要进行多次反复计算；需时域算法经过
一
式中：ａ为薄片导体厚度；为薄膜电阻电导率。ｓ
次仿真就可以获得整个频带内的所有电磁特性，
磁辐射效应研究及模型的建立奠定了基础。对此，
解放军理工大学研究人员运用时域有限差分法
（ＤＴ计算了ＵＷＢＨＰ和ＨＥＦＤ）、ＭＭＰ作用下有限
长电缆上的感应电流＿］西北核技术研究所人员采２，用ＦＤ方法对不同条件下电缆电磁脉冲感应电ＤＴ
频率分别为１０ＭＨｚ２０ＭＨｚ３０ＭＨｚ４００、０、０、０
ＭＨｚ５０ＭＨｚ其他设置和上面建模数据设置和０，
不变。
图２是频率为２０ＭＨｚ时终端负载电阻为０２．ｆ响应电压时域波形。其为正弦波形，５６ｋＺ的有
ｒｓｏｓｏｔｇｓｂｇｅ，ｎａｅｈｏｔｇｔａｙ；ｎｅｉｅｅｔｒｑｅｃｅｎｈａｌｅｐｎｅｖｌａｅｉｉｇｒａｄｌｔｒｔｅｖｌａｅｉｓｅｄｕｄｒｄｆｒｎｅｕｎｉｓａｄｔｅｃｂｅｓｆｆ
作者简介：李新峰（９７）１８一，男，硕士研究生

高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响评估

高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响评估高强度电磁脉冲 (HEMP) 是一种由核爆炸等强大能量释放而产生的大范围电磁辐射现象。

当这种脉冲波传播到800千伏输电系统时，可能对其造成严重影响。

因此，本文旨在评估高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响。

首先，我们需要了解高强度电磁脉冲的特性。

高强度电磁脉冲是由强大的电磁脉冲波组成，其频率范围通常为几十千兆赫兹至几百千兆赫兹。

这种辐射能量非常高，具有极强的穿透力和破坏力，可以瞬间使电气设备发生短路、电子元器件失效甚至损坏。

对于800千伏输电系统来说，其运行中可能会受到各种来自自然和人为因素的干扰，如雷电、电力突变等。

高强度电磁脉冲属于这一类干扰因素之一，但其影响范围和破坏力远远超出了其他干扰因素。

因此，进行高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响评估非常重要。

在评估过程中，首先需要考虑的是高强度电磁脉冲波的传播路径。

根据电磁学原理，电磁脉冲波在传播过程中会受到地球的电离层、地表等各种因素的影响，从而呈现出不同的传播特性。

因此，需要对800千伏输电系统所处的位置、地形、气象条件等进行详细分析，并综合考虑高强度电磁脉冲波的传播范围、传播衰减等因素。

其次，需要评估高强度电磁脉冲波对800千伏输电系统各个组成部分的影响。

800千伏输电系统通常由变电站、变压器、导线和绝缘支撑系统等多个部分组成。

高强度电磁脉冲波能够通过空气、物体等途径对这些部分产生影响。

因此，需要对每个组成部分的抗电磁脉冲能力进行评估，并根据其特性和位置进行分析和判断。

另外，需要考虑高强度电磁脉冲波对800千伏输电系统运行稳定性的影响。

由于高强度电磁脉冲波的强大穿透力和破坏力，可能导致系统中断、短路等故障，进而影响整个输电系统的运行稳定性。

因此，需要评估高强度电磁脉冲波对系统的影响程度，并提出相应的应对措施，以保障系统的可靠运行。

最后，需要考虑高强度电磁脉冲波的预防和应对方法。

在评估的基础上，应采取措施来预防和减轻高强度电磁脉冲对800千伏输电系统造成的影响。

高强度电磁脉冲影响研究

高强度电磁脉冲影响研究高强度电磁脉冲影响研究高强度电磁脉冲（HEMP）是指在极短时间内释放出极大能量的电磁脉冲。

它的影响研究对于保护电子设备和电网的安全至关重要。

下面是根据高强度电磁脉冲影响研究的步骤思路：第一步：了解高强度电磁脉冲的定义和特点。

高强度电磁脉冲是一种瞬时的、宽频谱的电磁辐射，其幅度远远超过常规电磁信号。

了解其特点有助于我们理解其可能对电子设备和电网造成的影响。

第二步：研究高强度电磁脉冲对电子设备的影响。

首先，我们需要了解高强度电磁脉冲产生的原因，例如核爆炸、雷击等。

然后，通过实验或仿真模拟，研究高强度电磁脉冲对电子设备的电磁耐受性和故障机制。

这包括设备的瞬态响应、电磁干扰的传播和耦合机制等。

第三步：研究高强度电磁脉冲对电网的影响。

通过实验或仿真模拟，研究高强度电磁脉冲对电网的输电线路、变电站和控制系统等的影响。

这包括电磁感应和故障导致的电网瘫痪、电网设备的损坏和故障恢复机制等。

第四步：探索高强度电磁脉冲的防护方法。

基于对高强度电磁脉冲影响的研究，我们可以开发出相应的防护方法来保护电子设备和电网。

这包括设计具有电磁屏蔽功能的设备、采用电磁屏蔽材料、建设抗高强度电磁脉冲的电网等。

第五步：评估防护措施的有效性。

通过实验或仿真模拟，评估所采取的防护措施对高强度电磁脉冲的抵抗能力。

这有助于不断改进和优化防护方法，提高电子设备和电网的抵御能力。

第六步：应用研究成果。

将高强度电磁脉冲影响研究的成果应用于实际生产和运营中。

这包括在设备和系统设计中考虑高强度电磁脉冲的影响、制定相应的应急预案和安全标准等。

通过以上步骤，我们可以全面了解高强度电磁脉冲的影响，并采取相应的防护措施来保护电子设备和电网的安全。

这对于确保电子设备和电网的正常运行，维护社会的稳定发展至关重要。

高空电磁脉冲晚期环境下电力系统效应研究进展

高空电磁脉冲晚期环境下电力系统效应研究进展刘彤宇;李丽;王亚楠;田逸涵;赵禹洋;王奕欢;何雨桁;孟维;蔡玲珑;马志钦;李兴文;丁卫东【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2024(36)5【摘要】高空电磁脉冲作为一种广域电磁攻击手段,能对电力设备造成较大冲击,甚至造成电力基础设施瘫痪,严重威胁新型电力系统安全。

主要聚焦国内外高空电磁脉冲晚期环境下电力系统效应研究进展。

首先,分析了高空电磁脉冲晚期环境下地磁扰动产生机理及感应地电场计算方法,建立了极端地磁感应电流的计算模型。

其次,归纳了极端地磁感应电流注入情况下电力变压器、互感器、断路器等典型易损设备效应特征与机理。

进一步地,分析了高空电磁脉冲晚期环境极下端地磁感应电流模拟注入装置和效应试验方法,总结了美国国防威胁降低局、美国电力研究院项目等相关试验和电力系统效应仿真与评估研究。

最后,从高空电磁脉冲晚期环境效应机理、典型设备效应特征、模拟效应试验和系统级效应评估等层面总结了现有研究结论,梳理了下一步发展方向。

【总页数】17页(P130-146)【作者】刘彤宇;李丽;王亚楠;田逸涵;赵禹洋;王奕欢;何雨桁;孟维;蔡玲珑;马志钦;李兴文;丁卫东【作者单位】西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室;广东电网有限责任公司电力科学研究院【正文语种】中文【中图分类】TM15【相关文献】1.高空核电磁脉冲晚期效应对电网稳定性影响的研究2.高空电磁脉冲作用下电力系统主要效应模式分析3.分层视角下无线通信网络高空电磁脉冲效应4.电力系统高空电磁脉冲效应研究综述5.高空电磁脉冲晚期成分作用下500 kV变压器无功损耗仿真研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同电磁脉冲作用下地面有限长电缆外导体感应电流的数值计算

第16卷　第10期强激光与粒子束Vol.16,No.10 2004年10月HIGH POWER LASER AND PARTIC LE BE AMS Oct.,2004　文章编号:100124322(2004)1021286205不同电磁脉冲作用下地面有限长电缆外导体感应电流的数值计算X陈海林,　陈　彬,　李正东,　易　韵,　陆　峰(解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007) 摘　要:　运用时域有限差分法计算了地面有限长电缆在高功率微波、超宽带和核电磁脉冲作用下的外导体感应电流。

计算结果表明:场强相同情况下,核电磁脉冲在电缆上感应的电流最大,持续时间最长,高功率微波和超宽带在几m 长和几十m 长的电缆上感应的电流相差不大;入射角对电缆感应电流也有影响,电场方向与电缆平行时感应最强;地面电缆的感应电流振荡频率比自由空间中电缆的感应电流振荡频率低;随着大地电导率的增大,感应电流反射波衰减加快;电缆任一端接地后,接地端电缆感应电流都会增大。

关键词:　电磁脉冲;　时域有限差分;　感应电流;　数值计算中图分类号:　O441 文献标识码:　A 导线和电缆是电力、电子系统中引入电磁干扰的重要途径。

对于电磁脉冲作用下的线缆感应,许多学者已经做了大量的研究工作[1～6]。

文献[5]中计算了自由空间细导线在不同前沿和脉宽的电磁脉冲作用下的感应电流,而实用中的线缆许多情况下是敷设在地面上的,电缆外导体采用多种方式接地。

本文运用时域有限差分法(FDT D )计算了高空核爆电磁脉冲(HE MP )、高功率微波(HPM )和超宽带(UW B )电磁脉冲作用下地面有限长电缆上的感应电流,并着重分析了电缆长度、入射波方位角、大地电导率的变化以及电缆两端接地对其的影响。

1　理论分析地面上有限长电缆的电磁脉冲感应计算是3维空间内的电磁问题,有耗空间的麦克斯韦方程为¤×H =ε5E 5t +σE ,　¤×E =-μ5H 5t(1) 地上部分是无耗空间,相应地(1)式中电导率σ=0,介电常数ε=ε0。

高空电磁脉冲作用下电力系统主要效应模式分析

第31卷第7期强激光与粒子束V o l.31,N o.7 2019年7月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM S J u l.,2019高空电磁脉冲作用下电力系统主要效应模式分析*陈宇浩1,谢彦召1,刘民周1,高冲2,李萌3,巩少岩2,周建辉2(1.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;2.全球能源互联网研究院有限公司,北京102200;3.国网江苏省电气有限公司信息通信分公司,南京210024)摘要:随着电网智能化和整体规模的提高,现代电力系统越来越容易受到高空电磁脉冲的威胁,一旦关键环节故障将有可能导致连锁反应,造成大面积停电㊂而针对不同的电力设备,其效应模式和威胁等级也有所不同,需要进行分类和分级研究㊂根据电力设备在电磁脉冲作用下的不同效应模式,将其分为S C A D A系统与继电保护设备,变压器㊁互感器等线圈类设备,线路与设备避雷器与其他设备,并分析了其效应机理㊂然后考虑高空电磁脉冲威胁下电力设备存在多种效应等级,介绍了不同效应分类方法以及多等级效应评估模型㊂最后综合考虑易损性和重要性以及系统间的级联影响,分别梳理总结了在E1和E3作用下电力系统的故障链模式㊂关键词:电力设备;高空电磁脉冲;效应模式;多等级分类中图分类号: TM15文献标志码: A d o i:10.11884/H P L P B201931.190184A n a l y s i s o f h i g h-a l t i t u d e e l e c t r o m a g n e t i c e f f e c tm o d e l s o n p o w e r s y s t e mC h e nY u h a o1, X i eY a n z h a o1, L i u M i n z h o u1, G a oC h o n g1, L iM e n g3, G o n g S h a o y a n2, Z h o u J i a n h u i2(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f E l e c t r i c a l I n s u l a t i o na n dP o w e rE q u i p m e n t,X i a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y,X i a n710049,C h i n a;2.G l o b a l E n e r g y I n t e r c o n n e c t i o nR e s e a r c hI n s t i t u t eC oL t d,B e i j i n g102200,C h i n a;3.I n f o r m a t i o n&T e l e c o mm u n i c a t i o nB r a n c ho f S t a t eG r i dJ i a n g s uE l e c t r i cP o w e rC o m p a n y,N a n j i n g210024,C h i n a)A b s t r a c t: W i t h t h e i m p r o v e m e n t o f t h e i n t e l l e c t u a l i z a t i o na n do v e r a l l s c a l eo f p o w e r g r i d,m o d e r n p o w e rs y s t e mi sm o r e a n dm o r e v u l n e r a b l e t o t h e t h r e a t o f h i g h-a l t i t u d e e l e c t r o m a g n e t i c p u l s e.O n c e t h e k e y l i n k f a i l s,c a s c ad i n g re a c t i o n sm a y o c c u r,r e s u l t i n g i n l a r g e-s c a l e b l a c k o u t s.F o r d if f e r e n t e l e c t r i c e q u i p m e n t s,t h e i r e f f e c tm o d e s a n d t h r e a t l e v e l s a r e a l s od i f f e r e n t,t h u s i t i s n e c e s s a r y t o c a r r y o u t c l a s s i f i c a t i o n r e s e a r c h.A c c o r d i n g t ot h ed i f f e r e n t e f f e c tm o d e s o f e l e c t r i c e q u i p m e n t s u n d e r e l e c t r o m a g n e t i c p u l s e,t h i s p a p e r d i v i d e s t h e e q u i p m e n t si n t oS u p e r v i s o rC o n t r o lA n dD a t aA c q u i s i t i o n(S C A D A)s y s t e m a n dr e l a yp r o t e c t i o ne q u i p m e n t,c o i l t y p ee-q u i p m e n t i n c l u d i n g t r a n s f o r m e r a n d s oo n,l i g h t n i n g a r r e s t o r i n c l u d i n g l i n e t y p e a n d e q u i p m e n t t y p e,a n do t h e rt y p e s o f e q u i p m e n t.T h e i r e f f e c tm e c h a n i s m s a r e a n a l y z e d i nd e t a i l.S e c o n d l y,c o n s i d e r i n g t h a t t h e r e a r em a n yk i n d s o f e f f e c t l e v e l su n d e r t h e t h r e a t o f h i g h-a l t i t u d e e l e c t r o m a g n e t i c p u l s e,d i f f e r e n t e f f e c t c l a s s i f i c a t i o nm e t h-o d s a n dm u l t i-l e v e l e f f e c t e v a l u a t i o nm o d e l a r e i n t r o d u c e d.F i n a l l y,c o n s i d e r i n g c o m p r e h e n s i v e i m p a c t o f v u l n e r-a b i l i t y a n d i m p o r t a n c e a n d t h e c a s c a d i n g e f f e c t s a m o n g e q u i p m e n t,t h e f a i l a r e l i n k s o f p o w e r s y s t e mu n d e rE1a n dE3a r e s u mm a r i z e da n da n a l y z e d,r e s p e c t i v e l y.K e y w o r d s:e l e c t r i c e q u i p m e n t;e l e c t r o m a g n e t i c p u l s e;e f f e c tm o d e l; m u l t i s t a t e c l a s s i f i c a t i o nP A C S:41.20.J b;07.50.-e高空电磁脉冲(H E M P)是在地面上方30k m以上空间产生核爆后,γ射线与空气介质分子的相互作用而产生的电磁脉冲现象㊂其辐射场时域波形分为早期㊁中期㊁晚期三个部分,早期成分记为E1,是核爆炸瞬发γ激励的康普顿电子运动所产生的,其波形前沿为n s量级;中期成分记为E2,持续时间在0.1μs~0.01s之间;晚期成分E3的持续时间在1s到数百s之间,是由各种空间碎片和空气离子在地磁场中运动感应产生㊂随着电网整体规模的扩大以及电子器件的广泛使用,电力系统受到H E M P的威胁也在提高,一旦关键设备故障,有可能引起恶性连锁反应,影响电力系统的正常运行㊂通常E1和E3成分对电力系统影响较大,是研究的重点㊂*收稿日期:2019-05-24;修订日期:2019-06-15基金项目:国家电网公司合作项目(S G R I Z L K J(2016)699号)作者简介:陈宇浩(1993 ),男,博士研究生,从事电磁脉冲效应研究;c h e n y u h a o@s t u.x j t u.e d u.c n㊂通信作者:谢彦召(1973 ),男,博士,从事电磁脉冲研究;y z x i e@x j t u.e d u.c n㊂070007-1070007-2因此,对电力设备在H E M PE 1和E 3作用下的效应模式进行研究,分析电力系统受到的影响,可以对防护加固研究提供支持㊂针对H E M P 早期E 1效应,2000年以来国内外学者开展了大量实验研究工作㊂德国学者N i t s c h ,C a m p ,S a b a t h ,G a r b e 等人分别研究了不同种类电子设备(如计算机系统㊁微处理器和微控制器等)的故障和毁伤阈值曲线[1-3];美国和俄罗斯学者R a d a s k y ,K o z l o v ,和P a r f e n o v 等人分别针对线路绝缘子在系统工作与不工作状态下开展了高压脉冲实验研究,确定了不同脉冲前沿和脉冲宽度下绝缘子的闪络电压[4],同时美国电磁脉冲委员会也针对15k V 的多种绝缘子进行了易损性测试,观察到绝缘子的电弧损坏现象[5];我国学者也针对一些电子设备开展了效应实验,韩军㊁邓建红㊁高晶等人对静态随机存储器㊁1553B 通信系统和R S 232端口等开展了电磁脉冲效应实验,研究了受损机理与阈值规律[6-8];马运普等人针对不同类型的10k V 避雷器的响应特性开展了实验研究[9]㊂而在H E M P 晚期效应方面,针对变压器开展了大量的实验与理论研究,主要聚焦在无功损耗增多㊁变压器金属构件发热温升㊁谐波效应和振动噪声等效应㊂B e r g e 等人提出了G I C 与变压器无功损耗效应间的定量线性函数关系[10];T a k a s u 等人采用实验法分析了G I C 作用下壳式变压器和芯式变压器主要结构件温升的情况[11];此外,在谐波效应与振动噪声效应等方面国内外学者也开展了相关研究并取得了一定进展[12-13]㊂基于国内外研究成果,本文主要对电力系统关键设备在H E M P 威胁下的效应模式进行分类讨论;进一步提出了H E M P 效应的多等级分类思路并介绍了当前的一些评估方法;最后分析了H E M P 作用下电力系统的故障传递与影响㊂1 不同电力设备效应研究理论分析和实验研究表明,在H E M P 环境作用下,电力系统中受到威胁的设备主要包括S C A D A 系统与继电保护设备,变压器㊁互感器等线圈类设备,线路与设备避雷器以及一些其他关键设备[5,14]㊂1.1 S C A D A 系统与继电保护设备随着电网智能化的发展,电力系统中使用了大量的电子设备,包括数据采集与监视控制系统(S u p e r v i s o r C o n t r o lA n dD a t aA c q u i s i t i o n ,S C A D A )㊁继电保护设备等,它们工作电压水平低,最易受到H E M P 的影响㊂ S C A D A 系统是能量管理系统(E M S )和配电管理系统(D M S )的重要子系统,其中E M S 主要针对发电和输电系统,用于大区级电网和省级电网的调度中心,D M S 主要针对配电和用电系统[15]㊂其中输电S C A D A 系统的主要子系统包括变电所和发电厂内的远方终端(R e m o t eT e r m i n a lU n i t ,R T U )㊁数据通信系统和调度中心的计算机系统;配电S C A D A 系统主要子系统包括配电所内的R T U ㊁监测配电变压器运行状态的监测终端(T r a n s f o r m e rT e r m i n a lU n i t ,T T U )㊁沿馈线分布的馈线终端单元(F e e d e rT e r m i n a lU n i t ,F T U )以及D M S 通信系统㊂S C A D A 系统通常安装在某种金属盒子内部,一般来讲,这种金属外壳只能保护内部电子系统免受机械性损坏,而无法保证免受H E M P 的干扰,因为H E M P 可以通过自由场㊁各类天线穿透金属外壳而破坏电子系统的完整性㊂由于S C A D A 系统通常没有与能够感应E 3成分的超长线缆有直接电气耦合,因此一般只研究E 1成分的作用㊂继电保护装置是避免电力系统或电力设备由于不正常工作状态而造成经济损失的重要二次设备,其基本任务主要是:(1)自动㊁迅速㊁有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到损坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;(2)反应电力设备的不正常运行状态,并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸㊂继电保护装置不仅会受到E 1成分通过耦合作用的直接干扰和威胁,还会由E 3成分使变压器直流偏磁产生谐波而间接对继电保护装置产生干扰并造成误动作或拒动㊂1.2 变压器、互感器等线圈类设备线圈类设备包括变压器㊁电压互感器等电力系统一次设备,它们通常直接与输电线路相联,在E 1成分作用下直接面临着线路中瞬态过电压的威胁㊂由于瞬态过电压的前沿很快且达到纳秒级,线圈中电流变化率很快,使得匝间电压很大,可能会造成匝间击穿;同时E 1成分所产生瞬态过电压频带范围宽,可能会与线圈类设备产生共振㊂分析研究可知:波头时间越短变压器绕组的电压分布越不均匀;且E 1所产生的过电压比雷电波对线圈绕组首端位置主绝缘和纵绝缘的危害更大㊂而针对E 1瞬态过电压作用下线圈类设备的效应实验研究强激光与粒子束070007-3目前公开文献较少,基于相关陡波作用下的研究可以预测变压器㊁互感器绕组等首端的绝缘水平将会承受较大威胁[16]㊂另一方面,E 3成分会在长输电线路中产生地磁感应电流(G e o m a g n e t i c a l l y I n d u c e dC u r r e n t ,G I C ),使得电力变压器产生直流偏磁效应,即变压器中流过较大偏磁电流,铁心出现饱和现象,导致变压器铁心中含有直流磁通,此时铁心比正常工作时会产生更大的磁滞效应㊂变压器励磁电流的增加,将会导致变压器谐波增大㊁无功损耗增加㊁振动噪声以及油温上升或金属构件局部过热等不利后果㊂此外,当直流偏磁现象发生时,电流互感器(C u r r e n tT r a n s f o r m e r ,C T )一次侧电流中出现了直流电流,且直流电流全部作用于C T 励磁支路,就有可能会引起C T 的饱和,一旦C T 出现饱和现象,C T 二次侧电流波形就会出现畸变㊁缺损,进而可能会引起继电保护算法出现误差,导致继电保护不正确动作㊂随着偏磁电流的增加二次侧电流的畸变会越来越严重,并且会产生谐波㊂1.3 线路与设备避雷器由于输电线路上感应的H E M PE 1电压波形波前较陡,通常可达几十k V /n s ,使得线路和设备避雷器无法快速响应,从而造成脉冲干扰电压对后端设备产生威胁㊂在响应电压波形上,有串联间隙的避雷器和无串联间隙的避雷器会有明显的不同,有串联间隙避雷器的响应波形与串联火花间隙的放电特性有关,且由于火花间隙放电需要一定的时延,所以在响应波形的头部会出现一极短的电压过冲,且脉冲电压陡度愈高电压过冲也愈高;无间隙氧化锌避雷器的响应波形完全取决于氧化锌电阻片特性,没有明显的电压过冲㊂此外,避雷器冲击响应电压随脉冲电压前沿陡度的提高而增高,在同一陡度的脉冲电压作用下,无间隙和有串联间隙的冲击响应电压基本一致[9]㊂1.4 其他设备其他电力设备如断路器㊁绝缘子等也会在H E M P 作用下产生效应㊂对于断路器来说,主要受到E 3成分的影响,在断路器的开发过程中很大程度上依赖于电流中断装置的设计,而电流中断装置在自然电流为零时才允许电流中断㊂E 3效应会在电网中产生较大的G I C ,而叠加直流的交流电流峰值是正常交流电流的两倍左右,同时会阻碍正常的交流电流过零时间㊂对于线路和设备上的绝缘子,可能会被E 1感应的电弧损坏,造成线路㊁设备等发生短路现象,进而造成设备和系统故障㊂同时系统在带电运行情况下,当E 1产生的脉冲过电压叠加在工频电压峰值会使得绝缘子承受更大的电压峰值,更易造成绝缘闪络现象㊂2 多等级效应分类评估在实际H E M P 威胁作用下,根据失效模式和威胁大小的不同,电力设备通常会发生不同等级的效应现象,如干扰㊁故障㊁损毁等,因此为了对效应进行深入研究,有必要开展多等级的效应分类评估㊂德国科学家F r a n kS a b a t h 分别从失效机理㊁失效时间和失效程度等三个方面进行了分类研究,其中根据失效机理的分类方法能够针对某一影响参数进行深入地分析研究,然而这种分类方法却无法对实际使用性能进行描述;根据失效时间的分类方法能够客观地从效应持续时间角度进行分类,适用于任何的电力设备而无需专家进行功能威胁评估,但是由于没有提供关于设备功能的评估分类信息,往往无法准确地给出分级结果;根据失效程度的分类方法能够针对电力设备的失效功能进行分类研究而与失效时间无关,然而该分类方法的正确性却依赖于对系统功能的深入认识㊂基于此,F r a n k 认为在评估电磁脉冲对关键设备威胁的时候,综合失效时间与失效程度两个方面可以给出更加全面的评估结果[17]㊂另外,在多等级的分类评估方法上,目前多位学者结合多等级分类模型与统计学方法给出了不同的分类方法㊂K e j i eL i 等人提出基于多项选择模型进行效应分类,假设被试设备共包括k 个效应等级且每一个等级都定义一个隐变量,即y *0=β0x +ε0y *1=β1x +ε1 y *k -1=βk -1x +εk -ìîíïïïïï1(1)式中:βi 反映了自变量x 对各个隐变量影响权重的不同;εj 为各个隐变量的误差项㊂陈宇浩等:高空电磁脉冲作用下电力系统主要效应模式分析070007-4 当且仅当模型中y *j =m a x (y *0,y *1, ,y *k -1)时,y =j ,即模型所表现的效应类别,也就是说系统最终所表现出的效应是由各等级隐变量相互博弈的结果㊂由于εj 可认为是相互独立的,假设误差项分别服从I 型极值分布和正态分布时,可以推导模型的对数极大似然函数表达式并根据实验数据估计模型参数[18]㊂ Y uL i u 等人针对实际情况下实验样本有限的问题,提出采用贝叶斯方法建立效应多等级模型㊂每一个效应概率分布函数均由相邻两种效应数据构建,基于贝叶斯公式,其参数的联合后验分布由参数联合先验分布与似然函数计算得到㊂依次计算得到每一个效应概率分布函数便可得到多等级效应分类模型[19]㊂3电力系统效应评估F i g .1 S k e t c ho f e l e c t r i c e q u i p m e n t a s s e s s m e n t c o m b i n i n g v u l n e r a b i l i t y a n d c r i t i c a l i t y图1 综合电磁易损性和关键性的电力设备风险趋势示意图在系统层面,电力设备在H E M P 作用下所面临的风险不仅和其自身的易损性有关,也与其在系统中的重要性有关,即随着设备易损性和重要性的提高,其面临的H E M P 风险也在提高,如图1所示是电力设备风险变化趋势示意图㊂因此对于电力系统这个复杂的网络,各个电力设备相互影响,一旦某个设备受到H E M P 威胁而出现故障可能对系统造成级联影响㊂E 1成分对电力系统级联影响的示意图如图2所示,可以看到E 1成分一方面可以通过一次设备对系统造成影响,如变压器的绝缘损伤导致变压器退出系统㊁绝缘子击穿和避雷器无法及时响应造成系统负荷损失以及E 1直接造成负荷故障从而退出系统,这些都会对系统稳定性造成影响;另一方面通过对二次设备的影响,如互感器绝缘故障和继电保护装置干扰从而造成二次设备的误动㊁S C A D A 系统受到干扰而故障,这些会使得系统的监测控制环节出现误判而造成故障的进一步升级㊂F i g .2 F a i l u r e c h a i n s k e t c ho fE 1o n p o w e r s ys t e m 图2 E 1对电力系统威胁故障链示意图 E 3成分主要通过在长线缆上感应G I C 直接对变压器和断路器一次设备造成影响,其对电力系统级联影响的示意图如图3所示㊂变压器直流偏磁产生大量谐波,一方面造成线路和变压器继电保护装置的误动从而使线路和变压器跳闸,另一方面由此造成系统无功损耗大大提高,使得补偿电容器和静止同步补偿器(S t a t i cV a r C o m p e n s a t o r ,S V C )过载从而退出系统㊂直流偏磁造成变压器本体的温升㊁振动等效应也有可能使变压器发生故障退出系统运行㊂此外,G I C 会延迟断路器过零时间,使得需要及时切除的设备无法快速切除从而给系统带来更大的故障㊂以上分别分析了E 1成分和E 3成分对电力系统运行的影响,但实际情况下,电网受到H E M P 的威胁是E 1,E 2以及E 3协同作用的结果㊂在E 1作用导致的设备损坏可以绕过雷电防护措施的地方,E 2作用将直接进入并损害主要的系统元件,紧接着E 3必然会损害已无保护措施的主要系统元件,从而对造成系统的大范围故障甚至系统崩溃㊂强激光与粒子束070007-5F i g .3 F a i l u r e c h a i n s k e t c ho fE 3o n p o w e r s ys t e m 图3 E 3对电力系统威胁故障链示意图4 结论本文首先将电力系统中的关键敏感设备分为S C A D A 系统与继电保护设备㊁变压器㊁互感器等线圈类设备,线路与设备避雷器与其他设备,并分别对其在E 1和E 3作用下的失效模式进行了分析㊂然后考虑根据失效模式和威胁大小的不同电力设备会产生不同等级的效应现象,介绍了不同效应分类方法以及多等级效应评估模型,为电力设备评估提供了借鉴㊂最后考虑电力设备易损性和重要性对电力设备评估的综合影响以及系统间的级联影响,分别梳理总结了在E 1和E 3作用下的故障链模式,表明电力系统在H E M P 作用下可能会产生系统级的大规模停电事故,对进一步开展H E M P 的全面综合评估提供了基础㊂参考文献:[1] N i t s c hD ,C a m p M ,S a b a t hF ,e t a l .S u s c e p t i b i l i t y o f s o m e e l e c t r o n i c e q u i p m e n t t oH P E Mt h r e a t s [J ].I E E ET r a n sE l e c t r o m a g nC o m pa t ,2004,46(3):380-389.[2] C a m p M ,G e r t hH ,G a rb eH ,e t a l .P r e d ic t i n g t h e b r e a kd o w n be h a v i o r o fm i c r o c o n t r o l l e r s u n d e r E M P /UW B i m p a c t u s i n g a s t a t i s t i c a l a n a l -y s i s [J ].I E E ET r a n sE l e c t r o m a g nC o m p a t ,2004,46(3):368-379.[3] M än s s o nD ,T h o t t a p p i l l i lR ,N i l s s o nT ,e t a l .S u s c e p t i b i l i t y o f c i v i l i a nG P S r e c e i v e r s t o e l e c t r o m a g n e t i c r a d i a t i o n [J ].I E E ET r a n sE l e c t r o -m a g nC o m p a t 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高空电磁脉冲技术基础(毛从光,程引会,谢彦召编著)PPT模板

202X
高空电磁脉冲技术基础(毛从光，程引会，谢彦召编著)
演讲人 2 0 2 X - 11 - 11
01 前言
前言
02 第1章绪论
第1章绪论
1.1HEMP技术发展 1.2系统HEMP效应试验 1.3系统HEMP防护
03
第2章HEMP产生机理与辐射环境
第2章HEMP产生机理与辐射环境
2.1HEMP产生机理 2.2HEMP辐射环境
验其他标准
04 7.2.4传导抗扰度试ຫໍສະໝຸດ 05 7.2.5 传导抗扰度试
验设备配置
验程序
第7章系统 HEMP模拟试验
7.3系统敏感性评估试验
1
7.3.1系统敏感性评估试验流程
2
7.3.2微控制器HEMP敏感性评估试验举例
09 参考文献
参考文献
202X
感谢聆听
05
第4章场线耦合与HEMP传导环境
第4章场线耦合与HEMP传导环境
4.1缆线结构HEMP响应 4.1.1架空线HEMP响应计算模
型 4.1.2早期HEMP缆线耦合 4.1.3早期HEMP室内线缆响应 4.1.4中期长线耦合 4.2HEMP传导环境
06 第5章系统HEMP防护
第5章系统HEMP防护
第7章系统HEMP模拟试验
7.1辐射抗扰度试验
7.1.2辐射抗扰度试验设备
7.1.1辐射抗扰度试验等级
7.1.3辐射抗扰度试验程序与实施
第7章系统HEMP模拟试验
7.2传导抗扰度试验
01 7.2.1 传导抗扰度试
验等级
02 7.2.2天线端口传导
03 7.2.3 衰减振荡波试
抗扰度试验
第6章防护组件HEMP模拟试验

高空核爆电磁脉冲对同轴电缆通信线路的影响

高空核爆电磁脉冲对同轴电缆通信线路的影响
吕英华
【期刊名称】《通信学报》
【年(卷),期】1991(012)004
【摘要】本文简要地介绍了通信防护的最新课题(核爆电磁脉冲防护)的研究现状及意义。

然后,详细讨论了核爆电磁脉冲对各种传输线影响的研究方法,推导了核电磁脉冲在同轴电缆通信线路上产生的感应电压的频域解和时域解。

最后,计算了典型的实例、讨论所得到的结果。

经分析给出了估算感应电压峰值的适用于工程应用的简化计算公式。

本文的结论和公式对核爆电磁脉冲的理论研究和实际应用有参考价值。

【总页数】7页(P70-75,53)
【作者】吕英华
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN913.325
【相关文献】
1.超五类以太网线高空核爆电磁脉冲(HEMP)耦合试验研究 [J], 刘伟;王泽忠;刘译聪;解荣越;傅海军;岳思橙
2.高空核爆电磁脉冲E2部分对架空管道的影响 [J], 张举丘;梁志珊
3.高空核爆电磁脉冲激励下架空输配电线路绝缘子闪络情况分析 [J], 张汉花; 邹军; 田蓓; 吴玫蓉
4.高空核爆电磁脉冲激励下架空导线感应电压的电路求解方法及影响因素分析 [J], 张汉花
5.高空核爆近海面电磁脉冲辐射环境数值模拟与分析 [J], 王明凯;莫锦军;章寅
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同轴电缆强电磁脉冲分析方法探讨

同轴电缆强电磁脉冲分析方法探讨同轴电缆强电磁脉冲分析方法探讨同轴电缆是一种由内外两个导体组成的电缆，它们之间由绝缘层隔开。

而强电磁脉冲（Electromagnetic Pulse，简称EMP）是一种高能量的电磁辐射，可对电子设备和通信系统造成严重破坏。

因此，分析同轴电缆在强电磁脉冲环境下的表现十分重要。

首先，我们需要了解同轴电缆的基本结构和工作原理。

同轴电缆由中心导体、绝缘层、外部导体和外部绝缘层组成。

它的工作原理是在中心导体中传输电信号。

接下来，我们需要研究强电磁脉冲对同轴电缆的影响。

当强电磁脉冲作用于同轴电缆时，它会产生瞬态电流和电压。

这些瞬态电流和电压将传播到整个同轴电缆中，导致电缆内部的电磁场分布发生变化。

然后，我们可以借助电磁场仿真软件对同轴电缆在强电磁脉冲环境下的响应进行数值模拟。

通过仿真，我们可以得到同轴电缆内部的电磁场分布情况，以及瞬态电流和电压的大小和分布。

在进行仿真时，我们需要考虑以下几个因素。

首先是电磁脉冲的特性，包括脉冲幅度、频率和持续时间。

其次是同轴电缆的几何尺寸和材料特性，包括导体直径、绝缘层厚度和电导率。

最后是同轴电缆的工作环境和使用条件，如温度、湿度和周围电磁场强度等。

通过数值模拟得到的结果，我们可以评估同轴电缆在强电磁脉冲环境下的抗干扰性能。

根据瞬态电流和电压的大小和分布情况，我们可以判断同轴电缆是否能够正常传输电信号，以及是否需要采取额外的保护措施。

最后，我们可以根据模拟结果的分析，提出相应的改进和优化建议。

例如，可以增加绝缘层的厚度或更换导体材料以提高同轴电缆的抗干扰性能。

此外，可以采用屏蔽措施，如在同轴电缆外部增加金属层或使用屏蔽套管等，以减少电磁脉冲对同轴电缆的影响。

综上所述，通过对同轴电缆强电磁脉冲分析的步骤，我们可以了解同轴电缆在强电磁脉冲环境下的表现，并提出相应的改进和优化建议，以提高其抗干扰性能。

架空及埋地多导体线缆对HEMP辐照的瞬态响应

第 31 卷第 7 期 2019 年 7 月
强激光与粒子束
HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS
Vol.31,No.7 Jul.,2019
架空及埋地多导体线缆对 HEMP 辐照的瞬态响应*
杜子韦华, 谢彦召
(西安交通大学电气工程学院,西安 710049)
摘要: 针对瞬态电磁场辐照多导体电缆问题,首先介绍了一种用于计算架空及埋地线缆瞬态响应的高
Abstract: Thispaperpresentsanefficienttime-domainmacromodelingalgorithmtocalculatecurrentand voltageresponsesofoverheadandburiedlinestoincidentfieldcoupling.Basedontransmissionlinetheory,the proposed macromodeladoptstheanalogbehavioralmodelingofSpicesolversandgeneralized MethodofCharacteristics(MoC)to modelthefrequency-dependentvariables,andtocalculatetheconvolutionintimedomain. This methodhasawideapplicabilityasitcanboth pared withthefinitedifferenttimedomainmethod,thereisnoneedtodiscretizetimeandspace,andadoptnumerical inverseFouriertransform orvectorfitting methodtoobtaintransientparameters.Theefficiencyofthe macromodelisnotlimitedbylinelength,soitisvalidformodelinglongmulticonductorlines.Furthermore,theenvironmentandcharacteristicsofHEMParestudiedintimeandfrequencydomain,respectively.Finally,twoexamplesarestudiedtovalidatetheproposed ingthis method,effectsofoverheadgroundinglinesontransientresponseofthree-phasepowerlinesandburiedpower cablesterminatedwithlinearornonlinearprotectiveloadsareinvestigated,respectively.Allresultsshowthat the macromodelcanefficientlycalculatethetransientresponsesofincidentfieldcouplingtooverheadandburied powerlinesintimedomain,especiallyforlong multiconductorswithnonlinearelements.

高空核爆电磁脉冲电磁暴露安全评估

高空核爆电磁脉冲电磁暴露安全评估高空核爆电磁脉冲电磁暴露安全评估引言：随着科技的进步和人类对能源的需求不断增加，核能作为一种高效的、清洁的能源形式备受关注。

然而，在核能的发展过程中，核武器的应用不可忽视。

高空核爆炸产生的电磁脉冲（EMP）在最近几十年中一直备受关注，引发了关于电磁暴露对人类环境和身体安全的担忧。

本文旨在对高空核爆电磁脉冲电磁暴露安全进行评估并讨论相关问题。

一、高空核爆电磁脉冲简介高空核爆电磁脉冲是指核武器在高空引爆释放的辐射能量，其中包含了大量的电磁脉冲辐射。

这种电磁脉冲辐射会传播到大范围内的地面，对电子设备和电力系统造成巨大影响。

高空核爆电磁脉冲的存在引发了对电子设备的电磁兼容性和安全性的关切。

二、电磁暴露对环境的影响1. 电力系统影响高空核爆电磁脉冲会对电力系统产生巨大的影响，其中包括电网的瘫痪、变压器损坏和电力设备失效等。

这将导致大范围停电，对社会稳定和人们的生活产生重大影响。

2. 通信系统受损高空核爆电磁脉冲对通信系统也会造成损坏，如卫星通信中断、无线通信设备故障等。

这些影响将直接影响到紧急通讯和灾难救援等关键领域，降低社会的安全性和应急响应能力。

3. 雷达和导航系统瘫痪高空核爆电磁脉冲会对雷达和导航系统造成严重的干扰和瘫痪，导致导航信号丢失和目标追踪困难。

这不仅对军方行动产生影响，还存在飞行安全问题。

三、电磁暴露对人体的影响1. 生物体辐射高空核爆电磁脉冲中的辐射能量对人体组织产生一定的影响，如细胞DNA损伤、基因突变等。

这些辐射影响可能导致癌症、遗传性疾病等严重的健康问题。

2. 心脑血管系统电磁暴露可能对人体心脑血管系统产生直接影响，如心律失常、脑血管破裂等。

这对人体正常的生理功能和健康状态造成重大威胁。

3. 精神和认知能力影响研究表明，电磁暴露可能对人体的精神和认知能力产生影响，如注意力不集中、记忆力下降等。

这些影响将对个体的工作和生活产生负面影响。

四、安全评估及保护措施1. 从技术层面提高电子设备的抗干扰能力，对电网和通信系统进行抗击EMP的改进，提高其鲁棒性和抗干扰能力。

线缆网络中的电磁脉冲传输

线缆网络中的电磁脉冲传输
李许东，王庆国，周星
（械工程学院静电与电磁防护研究所，河北石家庄０００）军５０３
摘要：电磁拓扑理论在分析电磁干扰（ＭＩＥ）问题中具有重要的应用价值。本文利用电磁拓扑
理论研究了线缆网络的电磁脉冲瞬态响应求解方法，并进行了实验验证。实验利用同轴线建立简单线缆网络，用方波脉冲作为激励源，由Ｆｕｉｒ选先ｏｒ变换求得方波脉冲的频谱，据频域上的ＢＴｅ根Ｌ
ｎｔｒｓａｄｔｅｅｐｒｍｅｔｌｖｒｆｃｔｏｒｒｓｎｅａｅｎｔｅｅｅｔｏｇｅｉｏｏｏｉａｈｏｙｅｗｏｋｎｈｘｅｉｎａｅｉｉａｉｎａｅｐｅｅｔｄｂｓｄｏｈｌｃｒｍａｎｔｃｔｐｌｇｃｌｔｅｒ．Ａ
超矩阵方程求出线缆网络在方波脉冲作用下各节点的电压，然后再由Ｆｕｉ逆变换就可求出各节ｏｒｒｅ
点电压的瞬态响应。通过实验对比说明了此方法的有效性，为进一步研究电磁脉冲在复杂线缆网络中的传输规律打下基础。关键词：电磁拓扑；ＢＴ方程；线缆网络；散射矩阵；电磁脉冲Ｌ
中图分类号：Ｔ１；ＴＭ１Ｎ８１５文献标识码：Ａ