矿用电缆护套对电快速瞬变脉冲群感应耦合的影响

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1、太原理工大学学报Vo1．43No．2第43卷第2期2012年3月JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYMar．2O12文章编号：t007—9432(2012)02—0139—05矿用电缆护套对电快速瞬变脉冲群感应耦合的影响冯德旺，刘文虎。(1．福建农林大学计算机与信息学院，福州350002；2．中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京100083；3．德州学院数学系，山东德州253023)摘要：易燃、易爆危险环境中不能打开电气设备隔爆外壳进行直接测量，这就造成无法定量分析矿用电缆中电快速瞬变脉冲群的感应耦合骚扰限值。以双指数

2、瞬态脉冲作为骚扰源，运用电路和电磁场理论建立矿用电缆的感应耦合模型，并进45-数值分析。结果表明：矿用电缆金属护套可靠接地能够有效抑制电快速瞬变脉冲群的感应耦合骚扰，被金属护套完全包裹的电缆可以消除容性耦合骚扰。金属护套层越厚，感应耦合电压越小；电缆越长，感应耦合电压越高。缆皮终端接地电阻越小，感性耦合电压越低，屏蔽效果越好。电缆金属护套未接地时，会产生更高的感应耦合电压。巷道中与骚扰源同侧的电缆感应耦合电压比异侧的电缆感应耦合电压高。关键词：电快速瞬变脉冲群；感应耦合；电缆护套；数值分析中图分类号：TD6ll文献标识码：A煤矿井下空间狭小，大型机电设备众多，掘进机

3、、域有限差分法研究了在矩形巷道内浪涌脉冲注入传采煤机、带式运输机、电机车、提升机和通风机等电气输线产生的辐射场_】，建立了EFT／B的短偶极子辐设备经常会产生各种瞬态电磁骚扰，对井下电磁环境射发射模型[1，分析了矩形巷道中对称振子天线的造成很大影响。目前，瞬态电磁骚扰的研究成果主要辐射场模式口，研究了长度、线径等电缆参数变化及以地面环境为主，针对煤矿井下爆炸性环境的较少。脉宽、极化方向等馈源参数变化对电磁脉冲耦合效应国内外研究人员分析了矿井瞬态脉冲的组成及其抑的影响[】。这些成果为矿井电磁兼容性研究奠定了制方法，给出几种瞬态脉冲抑制器的测试结果和评价基础。标准_】；

4、探讨了矿井供电系统中过电压问题，对形成煤矿井下供电系统一般由中央变电所、分区变过电压的骚扰源和开关瞬态骚扰特性进行分析_2；测电所、采区变电所、防爆移动变电所、采区配电点以量了矿井150kHz～3MHz频率范围的噪声频谱密及用于相互供配电的各类电缆等组成，而且电缆多度特性，评估了井下无线通讯设备的抗扰度_3；研究采用铠装电缆，设备均有隔爆外壳，这使得矿井了井下3．3kV配电系统中开关瞬态过电压，对电机EFT／B感应耦合情况与地面有所区别。由于矿用起、停和故障电流隔离等开关动作过程进行计算机仿电气设备工作时不允许打开隔爆外壳进行直接测真[4]，分析了外部电磁场与电气系

5、统中多导体传输线量，造成矿井EFT／B现场测试数据的缺乏，无法定的瞬态电磁耦合问题_5]，研究了电磁场时域有限差分量分析骚扰限值。本文以EFT／B双指数脉冲作为法和传输线理论相结合的屏蔽电缆电磁耦合问题求解方法l_6]，采用时域有限差分法研究了线缆耦合问骚扰源，运用场路结合的方法建立感应耦合模型，对题_7]，分析了瞬态电磁场对屏蔽电缆的耦合机理凹]，矿用电缆金属护套的EFT／B感应耦合情况进行数研究了井下线缆中EFT／B的传输特性]，分析了值分析，确定影响金属护套屏蔽效果的各种因素，为EFT／B对矿井大巷电磁辐射环境的影响l】，采用时抑制矿井EFT／B电磁骚扰提供理

6、论依据。收稿日期：20l1一O7—14基金项目：国家自然科学基金资助项目(50674093)；福建省教育厅资助项目(JA11098)作者简介：冯德旺(1968一)，男，江西丰城人，博士，副教授，主要从事矿井电磁兼容研究，(Te1)15280002969l4O太原理工大学学报第43卷骚扰源为Us，内阻为R，电缆芯线和金属护套之间1容性耦合的分布电容分别为C两根电缆芯线之间的分布电矿用电力电缆都有金属护套，当其不接地时，电容为C对地电容分别为C。和C2。，金属护套与受缆中的电磁能量可以通过分布电容耦合到其它电缆，扰电缆间的分布电容为，受扰电缆对地电阻为R，图l是两个靠近

7、的电路通过并行电缆的分布电容形两个电路的负载电阻分别为R¨和R。成的容性耦合骚扰模型。如图所示，骚扰电路的瞬态图1一b所示的是电缆金属护套未接地时的等效GsCs2c图l容性耦合C1一C+C1G，C2一C+C2G，fcdUl一(c十c。)dUz一U2，Cl1一CC1G+CC2G+C1GC2(．lU1+cc+C1c警一c警一．由待定系数法求得式(3)的特解为【，厂一k1e+k2e．(4)式中：式中：R=，k一KV0RlR2Cl一一订’R一U~RL2k．KoR1R2C，2一‘cz+，式(3)对应的齐次方程通解为U2一k3eAl+k4eA．(5)Usl—Ko(e一一e)