架空線纜高空電磁脈沖傳導(dǎo)環(huán)境參數(shù)的計(jì)算與分析

劉 政，黑東煒，毛從光，聶 鑫，陳 偉，崔志同，杜傳報(bào)

(西北核技術(shù)研究所，西安710024；強(qiáng)脈沖輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710024)

高空電磁脈沖(high-altitude electromagnetic pulse, HEMP)作用范圍廣、電場(chǎng)強(qiáng)度大、頻譜范圍寬，可對(duì)數(shù)千千米的通信及電力基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重威脅[1-4]。架空電力線纜由于架空高、線纜長(zhǎng)，極易同高空電磁脈沖耦合，產(chǎn)生快上升沿、大幅值的電壓及電流，導(dǎo)致局部放電、擊穿或燒毀，對(duì)端口設(shè)備配電網(wǎng)變壓器、絕緣子等構(gòu)成威脅[5-6]。美國(guó)電磁脈沖委員會(huì)2008年發(fā)布的評(píng)估報(bào)告——《電磁脈沖襲擊對(duì)國(guó)家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的影響》指出，高空電磁脈沖對(duì)廣域分布式電力系統(tǒng)具有嚴(yán)重威脅。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)根據(jù)大量不同方向入射的電磁脈沖場(chǎng)線耦合終端的耦合電流波形統(tǒng)計(jì)，針對(duì)長(zhǎng)線端口制定了IEC 61000-2-10電磁脈沖傳導(dǎo)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[7-8]。然而，由于電力系統(tǒng)屬于廣域分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的架空電力線纜往往橫跨數(shù)千千米，因此，在不同區(qū)域中，線纜端接設(shè)備所處的地磁傾角與架空高度均可能發(fā)生變化，這些變化可能會(huì)對(duì)電磁脈沖傳導(dǎo)環(huán)境產(chǎn)生影響。

本文基于Agrawal散射電壓的傳輸線耦合模型，充分考慮了高空電磁脈沖源區(qū)與架空電力線纜之間相對(duì)位置的隨機(jī)性，推導(dǎo)了架空電力線纜高空電磁脈沖傳導(dǎo)環(huán)境變量參數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算了不同地磁傾角及不同架空高度下的電力線纜傳導(dǎo)環(huán)境波形參數(shù)，并與IEC 61000-2-10標(biāo)準(zhǔn)波形參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，為電力系統(tǒng)高空電磁脈沖易損性評(píng)估提供參考。……