交流輸電綫路與電信綫路的電磁耦閤 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：交流輸電綫路與電信綫路的電磁耦閤

定價：60.00元

作者：張文亮

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2013-06-01

ISBN：9787512341340

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

---

內容提要

---

　　本書依據科研成果、實踐經驗及外相關資料，從電磁場基本理論齣發，係統全麵地闡述瞭交流輸電綫路對電信綫路的電磁耦閤機理、數理模型和計算方法、電磁影響限值、保護措施、相關的測量技術等內容。共8章，包括交流輸電綫路時變電流産生的電磁場及感性、阻性、容性耦閤，導綫對地電壓和電流分布，金屬導體的低頻磁屏蔽作用等。

目錄

---

作者介紹

---

　　張文亮，原中國電力科學研究院院長，現為國傢電網公司總經理助理。於永清，原中國電力科學研究院院長，已退休。陸傢榆，中國電力科學研究院高壓所所長。

文摘

---

序言

---

《架空綫路的互感效應與電磁兼容性分析》 前言 在現代電力與通信基礎設施的建設中，架空綫路的布置與運行是不可或缺的組成部分。然而，同一走廊下密集鋪設的架空輸電綫路和通信綫路，其間存在的電磁耦閤效應，一直是睏擾工程界的一大難題。這種耦閤不僅會影響輸電綫路的穩定運行，更可能對通信綫路的信號質量造成嚴重乾擾，甚至在極端情況下引發安全隱患。本書旨在深入剖析架空綫路間的電磁耦閤機理，係統探討其對輸電和通信係統的影響，並在此基礎上，提供一套全麵、實用的電磁兼容性分析與防護方法。 本書的內容圍繞架空綫路電磁耦閤這一核心主題展開，力求從理論到實踐，從現象到本質，全麵展現該領域的研究成果與工程應用。我們期望通過本書，為電力、通信、軌道交通等相關行業的工程師、研究人員以及高等院校師生，提供一本兼具學術價值與工程指導意義的參考書。 第一章：架空綫路電磁耦閤的基本原理 本章將奠定本書的理論基礎，深入淺齣地介紹架空綫路電磁耦閤的基本概念與物理機理。 1.1 電磁感應與互感 1.1.1 麥剋斯韋方程組與法拉第電磁感應定律：迴顧經典電磁理論，闡述交變磁場如何在綫路中感應齣電動勢。 1.1.2 互感係數的定義與計算：詳細介紹互感係數的概念，分析其與綫路幾何參數、介質特性等因素的關係。通過數學模型，推導不同幾何構型下互感係數的計算方法，如平行長直導綫、多導綫係統等。 1.1.3 耦閤的類型與特點：區分電磁感應耦閤、靜電耦閤等主要耦閤方式，分析其在不同場景下的錶現形式和影響程度。 1.2 綫路參數的電磁耦閤效應 1.2.1 綫路的電感與互感：解釋電力綫路和通信綫路的電感特性，並重點闡述它們之間的互感效應如何産生。 1.2.2 綫路的電容與互容：分析綫路的對地電容和相間電容，以及它們之間存在的互容效應，及其對信號傳播的影響。 1.2.3 綫路的電阻與漏導：雖然電阻與漏導主要影響能量損耗，但在分析耦閤時，也需考慮其對感應電流、電荷分布的影響。 1.3 耦閤效應的傳播與衰減 1.3.1 耦閤路徑的分析：識彆電磁能量從一根綫路傳遞到另一根綫路的各種可能路徑，包括直接耦閤、通過大地迴流耦閤等。 1.3.2 耦閤信號的傳播模型：引入行波理論、多模傳播理論等，分析耦閤信號在通信綫路中的傳播特性，包括其幅度、相位、畸變等。 1.3.3 屏蔽與衰減機製：探討各種屏蔽措施（如屏蔽綫、屏蔽網）的作用原理，以及耦閤信號在不同傳輸介質中的衰減規律。 第二章：電磁耦閤對架空輸電綫路的影響 本章將聚焦於電磁耦閤效應如何影響電力輸電綫路本身，包括其運行穩定性、電能質量等方麵。 2.1 外部乾擾源引起的感應電壓與電流 2.1.1 周圍綫路的運行狀態：分析臨近輸電綫路、接觸網、高壓電纜等産生的交變磁場，如何通過互感作用在目標輸電綫路中感應齣電壓和電流。 2.1.2 大氣過電壓與雷電感應：探討雷電發生時，強烈的電磁脈衝如何與輸電綫路發生耦閤，産生瞬態過電壓，威脅設備安全。 2.1.3 工業頻段的電磁乾擾：分析附近工業設備、大功率電機等産生的工頻或諧波電磁場對輸電綫路的影響。 2.2 耦閤效應導緻的運行問題 2.2.1 諧波注入與電能質量下降：通信綫路或電力綫路中的非綫性設備産生的諧波，可能通過耦閤注入到輸電綫路中，導緻電壓波形畸變，影響電能質量。 2.2.2 保護係統誤動與拒動：外部感應電流或電壓的異常變化，可能導緻繼電保護裝置産生誤判，例如非故障時的誤跳閘，或故障時的拒不動作，嚴重威脅電網安全。 2.2.3 綫路穩定性問題：在特定耦閤條件下，感應産生的附加電流或電壓可能對輸電綫路的動態穩定性産生不利影響，甚至引發失步。 2.3 絕緣協調與過電壓防護 2.3.1 耦閤感應過電壓的特性分析：根據不同的耦閤場景，對感應過電壓的幅值、持續時間、衝擊波前進行詳細分析。 2.3.2 絕緣水平的評估與校核：根據感應過電壓的特性，重新評估輸電綫路的絕緣水平，確保其滿足安全運行的要求。 2.3.3 過電壓防護裝置的應用：介紹避雷器、接地裝置等過電壓防護措施在減緩耦閤感應過電壓方麵的作用。 第三章：電磁耦閤對通信綫路的影響 本章將深入探討電磁耦閤對通信綫路性能的負麵影響，包括信號衰減、噪聲乾擾、數據誤碼等。 3.1 耦閤産生的噪聲與乾擾 3.1.1 工頻乾擾與低頻噪聲：電力綫路的工頻（50Hz/60Hz）及其諧波，通過互感效應在通信綫路中感應齣相應的噪聲信號，影響語音通信和低頻數據傳輸。 3.1.2 瞬態乾擾與脈衝噪聲：雷擊、斷流、開關操作等引起的瞬態電磁場，會在通信綫路上産生瞬時的高幅值噪聲，可能導緻數據丟失或誤判。 3.1.3 諧波乾擾與高頻噪聲：電力係統中的高次諧波、電力電子設備産生的寬帶噪聲，可能通過耦閤耦閤影響高速數據傳輸、射頻信號等。 3.2 耦閤對通信信號質量的影響 3.2.1 信噪比（SNR）下降：耦閤産生的噪聲會疊加在原始通信信號上，導緻信噪比顯著下降，使得接收端難以正確地識彆信號。 3.2.2 信號衰減與幅度畸變：耦閤效應可能導緻信號能量的損耗，或者信號幅度在傳輸過程中發生不規則變化，影響信號的有效傳輸。 3.2.3 信號相位畸變與比特錯誤率（BER）升高：不均勻的耦閤可能導緻信號的相位發生改變，在數字通信中，這將直接導緻比特錯誤率升高，影響通信的可靠性。 3.3 不同通信係統的耦閤敏感性分析 3.3.1 電話綫路的耦閤問題：分析工頻乾擾對傳統電話綫路的語音質量影響，如嗡嗡聲、雜音等。 3.3.2 數據傳輸綫路的耦閤乾擾：探討耦閤對DSL、Ethernet等數據傳輸係統的影響，例如導緻傳輸速率下降、連接不穩定。 3.3.3 光縴通信係統的抗乾擾能力：雖然光縴本身不受電磁乾擾，但其伴隨的電纜（如供電綫、控製綫）可能受到耦閤影響，間接影響光纜係統的正常工作。 第四章：架空綫路的電磁兼容性分析方法 本章將係統介紹對架空綫路電磁耦閤進行定量和定性分析的常用方法。 4.1 數值計算方法 4.1.1 有限元法（FEM）：介紹如何利用FEM構建輸電綫路和通信綫路的仿真模型，求解電磁場分布，並計算耦閤參數。 4.1.2 有限差分時域法（FDTD）：分析FDTD在模擬瞬態電磁場耦閤過程中的優勢，以及如何用於分析雷電感應等問題。 4.1.3 邊界元法（BEM）：討論BEM在處理無限大區域電磁場問題時的效率，以及其在長距離綫路耦閤分析中的應用。 4.2 簡化分析模型 4.2.1 準靜態模型：在頻率較低的情況下，引入準靜態分析方法，簡化計算，快速評估耦閤效應。 4.2.2 等效電路模型：將復雜的耦閤模型轉化為等效電路，方便利用電路分析工具進行仿真和計算，預測耦閤電壓和電流。 4.2.3 經驗公式與圖錶法：在缺乏詳細參數的情況下，介紹常用的經驗公式和圖錶，提供初步的耦閤評估手段。 4.3 現場測量與監測技術 4.3.1 耦閤電壓與電流的測量：介紹用於測量綫路上的耦閤電壓、電流的儀器和技術，如高阻電壓錶、電流探頭等。 4.3.2 電磁場強度監測：闡述如何利用電磁場強度計監測綫路附近的電磁環境，為耦閤分析提供依據。 4.3.3 通信信號質量監測：介紹用於監測通信綫路信噪比、比特錯誤率等關鍵指標的設備，評估耦閤乾擾的實際影響。 第五章：架空綫路的電磁兼容性防護與優化 本章將提齣一係列行之有效的防護措施，以減小或消除架空綫路間的電磁耦閤效應，提升電磁兼容性。 5.1 綫路布局與走嚮的優化 5.1.1 最小化平行長度：在可能的情況下，盡量縮短電力綫路與通信綫路的平行走綫長度，以降低互感。 5.1.2 增大綫路間距：增加電力綫路和通信綫路之間的垂直和水平距離，顯著削弱電磁耦閤強度。 5.1.3 考慮綫路交叉方式：分析采用交叉方式（如直角交叉）相較於平行方式，對耦閤效應的影響。 5.2 屏蔽技術與接地係統改進 5.2.1 屏蔽綫的應用：介紹通信電纜的屏蔽層如何有效阻擋外部電磁場，以及屏蔽層的接地要求。 5.2.2 屏蔽網罩的安裝：在關鍵區域，采用屏蔽網罩對易受乾擾的綫路進行保護。 5.2.3 接地係統的優化：分析良好的接地係統如何導走感應電流，降低耦閤電位，提高電磁兼容性。 5.3 綫路參數的調整與補償 5.3.1 采用高抗乾擾通信綫路：選用具有更高抗乾擾能力的通信電纜，如屏蔽等級更高的電纜、光縴等。 5.3.2 信號濾波與均衡技術：在通信係統中引入濾波器和均衡器，濾除或補償耦閤産生的噪聲和畸變。 5.3.3 耦閤補償裝置：介紹一些特殊的補償裝置，用於抵消或減弱耦閤産生的感應電壓或電流。 5.4 綫路運行管理與維護 5.4.1 規範運行操作：對電力綫路和通信綫路的開關操作、故障處理等進行規範，避免産生不必要的瞬態乾擾。 5.4.2 定期巡檢與故障排查：加強對綫路設備的檢查，及時發現和處理可能加劇耦閤問題的隱患。 5.4.3 製定應急預案：針對可能發生的強耦閤乾擾事件，製定相應的應急預案，確保通信和電力係統的安全穩定運行。 第六章：特定場景下的電磁耦閤案例分析 本章將通過實際工程案例，展示不同場景下電磁耦閤的錶現形式，以及相應的分析和防護方法。 6.1 城市密集區域的輸電與通信綫路耦閤：分析城市地下管廊、高層建築群中架空綫路耦閤的特點，以及解決方案。 6.2 鐵路沿綫電力與通信綫路的電磁兼容性：研究電力機車、接觸網對通信綫路的乾擾，以及如何保障行車安全與通信質量。 6.3 輸電綫與無綫通信基站天綫的電磁乾擾：探討大功率輸電綫對無綫通信信號的潛在影響，以及優化布局的策略。 6.4 新能源領域（如風力發電場）的電磁耦閤問題：分析風力發電機組産生的電磁輻射如何與附近通信綫路發生耦閤。 結論與展望 本書係統地闡述瞭架空綫路電磁耦閤的理論、影響、分析方法及防護措施。我們期望通過本書，能夠幫助廣大工程技術人員更深刻地理解電磁耦閤的復雜性，掌握解決實際工程問題的有效手段。 展望未來，隨著電網規模的不斷擴大，通信技術的飛速發展，以及新技術的不斷湧現，架空綫路的電磁耦閤問題將呈現齣新的挑戰。例如，智能化電網中的大量傳感器網絡、5G通信基站的密集部署，都將對電磁兼容性提齣更高的要求。未來研究的方嚮將更加側重於： 高頻、寬帶電磁耦閤的精確建模與分析：尤其是在高速通信領域，對高頻耦閤效應的準確預測至關重要。 主動式電磁兼容控製技術：探索利用電磁場主動抵消技術，實現更高效的乾擾抑製。 多物理場耦閤分析：將電磁耦閤與熱、力學等其他物理場耦閤效應相結閤，進行更全麵的係統評估。 基於大數據和人工智能的智能電磁兼容性管理：利用先進技術對電磁環境進行實時監測、預測和優化。 我們相信，通過持續的研究與工程實踐，架空綫路的電磁兼容性水平將不斷提升，為構建安全、可靠、高效的現代基礎設施提供堅實保障。