电磁屏蔽理论基础
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12 23e
t
1 1 2123e2 t
80
故：
SE 20lg
1
T
20lg
1
12 23
4K (1 K )
20lg e t 20lg 1 12 23e2 t
即：
R 20lg 12 23 20lg
A 20 lg e t
2 3 t 23[(2123 12e2 t )e t ] 21 12 23 e
21[( 23 12e t )e t ] 2123 12e2 t
23[(2123 12e2 t )e t ] 12 23 2123e3 t
73
架设三根屏蔽线后的工频电场屏蔽情况
三根屏蔽线位置分别在a，b和c，构成一组，离地面高度分别
为10米，8.08米和6.16米时，输电线下工频电场测量结果如下：
74
架设屏蔽网后的电场测量
75
屏蔽线的屏蔽效果预测
线路参 数 序号 1 2 3 4 5 6 7 500kV，四分裂，导线三相三角形排列，三相高度分别为 18.5米， 22米，18.5 米，水平位置分别为：-11米、0、11米。避雷线高度都为25米，水平位置分别 为：-7，7。 屏蔽线 屏蔽线位置（米） 高度（米） 根数（根） 间距（米） 0 / / 3 1.5 11，12.5，14 3 2 11，13，15 3 3 11，14，17 9 5 1 11，12，13，14，15 5 2 10，12，14，16，18 5 3 8，11，14，17，20
当 A 10dB 时，通常可忽略B。
则
1 K Zm Zw 1 K Zm Zw
20 lg[1 2 100.1 A cos(0.23 A) 100.2 A ]
83
例 有一个大功率线圈的工作频率为20kHz ，在离线圈0.5m处放置一铝板
以屏蔽线圈对设备的影响。设铝板厚度为0.5mm ，相对电导率为0.61。试计 算其屏蔽效能。
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高压输电线路工频电场屏蔽研究
• 试验环境
• 选择500kV输电线下的开阔区域，分别测量架设多种形式的屏蔽线 （网）前后的工频电场值。 • 架设的屏蔽线（网）接地良好，测量点取距地面1.5m高处，依照 中华人民共和国电力行业标准《高压交流架空送电线路、变电站 工频电场和磁场测量方法》（DL/T988-2005）进行测量。
( ) ：
(1 j )
r f f 3.69107 r
77
传播常数：
j j c
j j
良导体：
j j (1 j) f
波阻抗：
a. 远场：
Zw
0 120 377Ω 0
解： 屏蔽体所处场区：
c 1.5 104 m —— 近场 f 对于大功率线圈—— 产生强磁场，主要为磁屏蔽。
r 1 , r 0.61, 故 r 2 Rm 14.56 10lg( r f ) 14.56 34.84 49.4(dB) r A 0.131t f r r 7.24(dB)
n 12 23 21 23
n 1
e 2 n 1 t
总 透 射 场 强
T 12 23e t 12 232123e3 t 12 23 (2123 )n1e(2n1) t
12 23e t [1 2123e2 t (2123e2 t )n1 ]
又
Zm 3.69 107 r f / r 6.68 105 Ω
Zwm 2π0 fr 0.08Ω Zm
0.1 A 0.2 A B 10 lg 1 2 10 cos(0.23 A ) 10 1.81dB
故
SE Rm +A+B 49.4+7.24 1.81 54.83dB
1 K 2 2 t B 20 lg 1 ( ) e 1 K
K Z2 / Z1
Z3 Z1
良导体
① 吸收损耗 A (dB)
A 20 lg e
rt
20 lg e
t
20 t lg e 8.98 t 0.131t f r r (dB)
r r
——相对于铜的电导率，铜：
Z 2－Z1 12 Z 2＋Z1
t
一次透射：x = 0 面上： 反射波： x = t 面上： 反射波： 21 ( 12e 透射波：
1
2
3
12 1＋12
),
透射波：
23 ( 12e )
t
t
x
79
二次透射：x = 0 面上： 反射波： x = t 面上： 反射波： 透射波： 第n 次透射： ……
故：
e2 t 100.1A e j 0.23 A
当
Z m Z w 2 0.1 A j 0.23 A B 20 lg 1 ( ) 10 e Zm Zw Z Zw 2 Zw Zm 时， ( m ) 1 Zm Zw
B 20 lg 1 100.1 A e j 0.23 A
Zwm 2 f 0r
r 2 Rm 14.56 10 lg( r f ) r
82
③ 多次反射修正 B（dB）
e
而
2 t
2 t
e
21 j t
0.1 A
e2t e j 2t
( A 20lget et 10A/ 20 )
e
10
2 t ln100.1A 0.23 A
71
一根屏蔽线，水平位置相同，架设高度不同的效果
一根屏蔽线，设置在b位置，与B相线水平位置15米，离地高度 分别为10米，8.08米，6.16米，其测量结果如下图。
72
架设两根屏蔽线后的效果
两根屏蔽线，对地高度为10米，设置的位置分别为a-b，a-c，aa’ 的垂直排列(相距2米，下同)，其测量结果如下。
—— 相对磁导率；
5.82 10 S/m
7
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t —— 厚度（mm）。
② 反射损耗 R (dB)
Zw Zm
波阻抗
Zw ( Z w Z m )2 (1 K ) 2 R 20 lg 20 lg 20 lg 4K 4Z w Z m 4 Zm
良导体：
a. 远场：
Zm 2 f / 3.69 10
7
r f / r
媒质本 征阻抗
Zw 120π 377Ω
1 2 f 0 r
Rw 168.1 10lg(r f / r )
频率升高，反射损耗减小
b.近场：电场源
Z we
r 2 3 Re 321.7 10lg( r f ) r
频率升高，反射损耗增加
c.近场：磁场源
b. 近场（以电场为主）：
Z we
1 2 f 0 r
c. 近场（以磁场为主）：
Zwm 2 f 0r
2. 单层屏蔽体的屏蔽效能
均匀平面波垂直入射到无限大、厚度为t的导体板上
78
反射系数：
12
Z 2－Z1 Z 2＋Z1
1
2
透射系数：
12 1＋12
设入射波场强
E0 1
• 屏蔽装置的架设
• 在输电线下，沿输电线路的走向，平行设置长为40米的屏蔽线， 线路的高度、各种形式的屏蔽线以及屏蔽网的相对位置、测量点 的布置如图2-1所示。
屏蔽装置的架设
70
架设一根屏蔽线后的效果
一根屏蔽线，架设高度相同，水平位置不同。
采用一根离地高度为10米的屏蔽线，其位置离输电线路的B相线 分别为14.1米， 15米， 15.9米。
在直角坐标系下，电磁场基本方程中的旋度方程为
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电磁屏蔽分析
1. 机理
机理： ①表面反射（R— 反射损耗）
② 屏蔽材料吸收衰减（A— 吸收损耗）
③ 多次反射（B — 多次反射修正）
t
屏蔽效能：
SE R A B(dB)
j Z , c j
Zm j
媒质的本征阻抗：
c j
良导体
t
1 1 2123e2 t
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故：
SE 20lg
1
T
20lg
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4K (1 K )
20lg e t 20lg 1 12 23e2 t
即：
R 20lg 12 23 20lg
A 20 lg e t
2 3 t 23[(2123 12e2 t )e t ] 21 12 23 e
21[( 23 12e t )e t ] 2123 12e2 t
23[(2123 12e2 t )e t ] 12 23 2123e3 t
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架设三根屏蔽线后的工频电场屏蔽情况
三根屏蔽线位置分别在a，b和c，构成一组，离地面高度分别
为10米，8.08米和6.16米时，输电线下工频电场测量结果如下：
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架设屏蔽网后的电场测量
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屏蔽线的屏蔽效果预测
线路参 数 序号 1 2 3 4 5 6 7 500kV，四分裂，导线三相三角形排列，三相高度分别为 18.5米， 22米，18.5 米，水平位置分别为：-11米、0、11米。避雷线高度都为25米，水平位置分别 为：-7，7。 屏蔽线 屏蔽线位置（米） 高度（米） 根数（根） 间距（米） 0 / / 3 1.5 11，12.5，14 3 2 11，13，15 3 3 11，14，17 9 5 1 11，12，13，14，15 5 2 10，12，14，16，18 5 3 8，11，14，17，20
当 A 10dB 时，通常可忽略B。
则
1 K Zm Zw 1 K Zm Zw
20 lg[1 2 100.1 A cos(0.23 A) 100.2 A ]
83
例 有一个大功率线圈的工作频率为20kHz ，在离线圈0.5m处放置一铝板
以屏蔽线圈对设备的影响。设铝板厚度为0.5mm ，相对电导率为0.61。试计 算其屏蔽效能。
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高压输电线路工频电场屏蔽研究
• 试验环境
• 选择500kV输电线下的开阔区域，分别测量架设多种形式的屏蔽线 （网）前后的工频电场值。 • 架设的屏蔽线（网）接地良好，测量点取距地面1.5m高处，依照 中华人民共和国电力行业标准《高压交流架空送电线路、变电站 工频电场和磁场测量方法》（DL/T988-2005）进行测量。
( ) ：
(1 j )
r f f 3.69107 r
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传播常数：
j j c
j j
良导体：
j j (1 j) f
波阻抗：
a. 远场：
Zw
0 120 377Ω 0
解： 屏蔽体所处场区：
c 1.5 104 m —— 近场 f 对于大功率线圈—— 产生强磁场，主要为磁屏蔽。
r 1 , r 0.61, 故 r 2 Rm 14.56 10lg( r f ) 14.56 34.84 49.4(dB) r A 0.131t f r r 7.24(dB)
n 12 23 21 23
n 1
e 2 n 1 t
总 透 射 场 强
T 12 23e t 12 232123e3 t 12 23 (2123 )n1e(2n1) t
12 23e t [1 2123e2 t (2123e2 t )n1 ]
又
Zm 3.69 107 r f / r 6.68 105 Ω
Zwm 2π0 fr 0.08Ω Zm
0.1 A 0.2 A B 10 lg 1 2 10 cos(0.23 A ) 10 1.81dB
故
SE Rm +A+B 49.4+7.24 1.81 54.83dB
1 K 2 2 t B 20 lg 1 ( ) e 1 K
K Z2 / Z1
Z3 Z1
良导体
① 吸收损耗 A (dB)
A 20 lg e
rt
20 lg e
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20 t lg e 8.98 t 0.131t f r r (dB)
r r
——相对于铜的电导率，铜：
Z 2－Z1 12 Z 2＋Z1
t
一次透射：x = 0 面上： 反射波： x = t 面上： 反射波： 21 ( 12e 透射波：
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12 1＋12
),
透射波：
23 ( 12e )
t
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二次透射：x = 0 面上： 反射波： x = t 面上： 反射波： 透射波： 第n 次透射： ……
故：
e2 t 100.1A e j 0.23 A
当
Z m Z w 2 0.1 A j 0.23 A B 20 lg 1 ( ) 10 e Zm Zw Z Zw 2 Zw Zm 时， ( m ) 1 Zm Zw
B 20 lg 1 100.1 A e j 0.23 A
Zwm 2 f 0r
r 2 Rm 14.56 10 lg( r f ) r
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③ 多次反射修正 B（dB）
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而
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e
21 j t
0.1 A
e2t e j 2t
( A 20lget et 10A/ 20 )
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一根屏蔽线，水平位置相同，架设高度不同的效果
一根屏蔽线，设置在b位置，与B相线水平位置15米，离地高度 分别为10米，8.08米，6.16米，其测量结果如下图。
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架设两根屏蔽线后的效果
两根屏蔽线，对地高度为10米，设置的位置分别为a-b，a-c，aa’ 的垂直排列(相距2米，下同)，其测量结果如下。
—— 相对磁导率；
5.82 10 S/m
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t —— 厚度（mm）。
② 反射损耗 R (dB)
Zw Zm
波阻抗
Zw ( Z w Z m )2 (1 K ) 2 R 20 lg 20 lg 20 lg 4K 4Z w Z m 4 Zm
良导体：
a. 远场：
Zm 2 f / 3.69 10
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媒质本 征阻抗
Zw 120π 377Ω
1 2 f 0 r
Rw 168.1 10lg(r f / r )
频率升高，反射损耗减小
b.近场：电场源
Z we
r 2 3 Re 321.7 10lg( r f ) r
频率升高，反射损耗增加
c.近场：磁场源
b. 近场（以电场为主）：
Z we
1 2 f 0 r
c. 近场（以磁场为主）：
Zwm 2 f 0r
2. 单层屏蔽体的屏蔽效能
均匀平面波垂直入射到无限大、厚度为t的导体板上
78
反射系数：
12
Z 2－Z1 Z 2＋Z1
1
2
透射系数：
12 1＋12
设入射波场强
E0 1
• 屏蔽装置的架设
• 在输电线下，沿输电线路的走向，平行设置长为40米的屏蔽线， 线路的高度、各种形式的屏蔽线以及屏蔽网的相对位置、测量点 的布置如图2-1所示。
屏蔽装置的架设
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架设一根屏蔽线后的效果
一根屏蔽线，架设高度相同，水平位置不同。
采用一根离地高度为10米的屏蔽线，其位置离输电线路的B相线 分别为14.1米， 15米， 15.9米。
在直角坐标系下，电磁场基本方程中的旋度方程为
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电磁屏蔽分析
1. 机理
机理： ①表面反射（R— 反射损耗）
② 屏蔽材料吸收衰减（A— 吸收损耗）
③ 多次反射（B — 多次反射修正）
t
屏蔽效能：
SE R A B(dB)
j Z , c j
Zm j
媒质的本征阻抗：
c j
良导体