交流输电线路与电信线路的电磁耦合 张文亮 9787512341340 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张文亮 著

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• 交流输电线路
• 电信线路
• 电磁耦合
• 电力系统
• 通信工程
• 电磁兼容
• 干扰
• 耦合计算
• 防护
• 线路设计

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512341340

商品编码：29294314001

包装：精装

出版时间：2013-06-01

基本信息

书名：交流输电线路与电信线路的电磁耦合

定价：60.00元

作者：张文亮

出版社：中国电力出版社

出版日期：2013-06-01

ISBN：9787512341340

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书依据科研成果、实践经验及外相关资料，从电磁场基本理论出发，系统全面地阐述了交流输电线路对电信线路的电磁耦合机理、数理模型和计算方法、电磁影响限值、保护措施、相关的测量技术等内容。共8章，包括交流输电线路时变电流产生的电磁场及感性、阻性、容性耦合，导线对地电压和电流分布，金属导体的低频磁屏蔽作用等。

目录

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作者介绍

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　　张文亮，原中国电力科学研究院院长，现为国家电网公司总经理助理。于永清，原中国电力科学研究院院长，已退休。陆家榆，中国电力科学研究院高压所所长。

文摘

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序言

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《输电与通信：电磁交织的深度剖析》 引言 在现代能源输送和信息传递的庞大体系中，电力输电线路与通信线路如两条平行的动脉，横跨大地，支撑着社会运转的命脉。然而，这两条看似独立的生命线，却在物理空间上紧密相连，其间的电磁场相互作用，构成了复杂而精密的“电磁耦合”现象。这种耦合既是科学研究的深邃领域，也是工程实践中必须审慎对待的关键挑战。本书旨在深入剖析交流输电线路与电信线路之间的电磁耦合机制，揭示其产生的原因、影响的程度，以及由此带来的潜在风险和可行的防护对策。本书将以严谨的科学态度，详实的理论分析，结合工程实际，为相关领域的科研人员、工程师以及对输电与通信电磁环境感兴趣的读者提供一本全面而深入的参考。 第一章：电磁场基础理论回顾 在深入探讨电磁耦合之前，我们首先需要回顾和巩固电磁场的基本理论。本章将从麦克斯韦方程组出发，梳理电磁场的基本概念，包括电场、磁场、电势、磁势、电磁波等。我们将着重强调场源（电流、电荷）与场之间的关系，以及动态电磁场与静态电场、静态磁场在本质上的区别。 1.1 麦克斯韦方程组：统一电磁现象的基石 高斯定律：描述电荷分布与电场强度之间的关系。 磁场的高斯定律：强调磁单极子的不存在。 法拉第电磁感应定律：阐述变化的磁场如何产生电场。 安培-麦克斯韦定律：描述电流和变化的电场如何产生磁场。 方程组的微分形式和积分形式，以及它们在不同场景下的应用。 1.2 电场与磁场的基本概念 电荷、电场强度、电位。 电流、磁感应强度、磁矢势。 电磁势与电场、磁场之间的转换关系。 1.3 介质的电磁特性 电导率、介电常数、磁导率。 不同介质（导体、绝缘体、铁磁体）的电磁响应。 均匀介质与非均匀介质的特性。 1.4 电磁波的传播 电磁波的产生、传播形式。 波阻抗、坡印廷矢量。 电磁波在不同介质中的传播特性。 第二章：交流输电线路的电磁特性 交流输电线路作为电力传输的主干，其设计、运行参数以及产生的电磁场特性是理解电磁耦合的基础。本章将详细分析交流输电线路的结构、运行方式及其产生的电磁场特点。 2.1 交流输电线路的基本结构与参数 导线（材料、截面积、排列方式）、绝缘子、杆塔。 线路参数：电阻、电感、电纳、电纳。 集肤效应与邻近效应对导线参数的影响。 2.2 交流输电线路的运行机理 稳态运行：相电压、线电压、相电流、线电流。 暂态过程：合闸涌流、短路电流、操作过电压。 三相不平衡运行及其对电磁场的影响。 2.3 交流输电线路产生的电磁场 稳态运行产生的稳态电磁场。 运行频率下的交流电场和磁场分布。 非正弦波形（谐波）对电磁场的影响。 输电线路上电磁场强度与距离的关系。 电磁场的极化特性。 2.4 输电线路的耦合效应 线路本身的相间耦合。 线路与大地之间的耦合。 不同电压等级线路之间的相互影响（若存在）。 第三章：电信线路的电磁特性 电信线路是信息传递的载体，其结构、信号特性以及对外界电磁场的敏感性是分析耦合影响的关键。本章将深入探讨电信线路的类型、信号传输原理及其电磁特性。 3.1 电信线路的类型与结构 对称电缆（双绞线、四芯电缆）：结构、绝缘、屏蔽。 同轴电缆：结构、阻抗匹配、屏蔽性。 光纤通信：原理、优势、与电磁耦合的相对独立性（仍需考虑电磁干扰对终端设备的影响）。 架空通信线：结构、杆塔、绝缘。 3.2 电信信号的传输原理 模拟信号与数字信号。 信号的频率、带宽、幅度、相位。 信号的衰减、失真、噪声。 信号的传输速率与信息容量。 3.3 电信线路对外界电磁场的敏感性 感应电势与感应电流的产生。 信号失真与数据错误的根源。 共模干扰与差模干扰。 屏蔽措施的有效性。 3.4 架空通信线路的电磁特性 架空通信线与输电线路类似，受外部电磁场影响更大。 其自身参数（电感、电容、电阻）对信号传输的影响。 第四章：电磁耦合的产生机理 本章将核心聚焦于交流输电线路与电信线路之间电磁耦合的产生机理，通过理论推导和模型分析，阐述耦合的物理过程。 4.1 互感耦合 输电线路产生的变化的磁场穿过电信线路的回路，感应出电压。 安培定律与法拉第定律的应用。 互感系数的计算，与导线间距、长度、排列方式的关系。 三相输电线路对电信线路的磁场耦合分析。 4.2 互容耦合 输电线路上的高电位引起周围空间电场分布的变化，该电场作用于电信线路，产生电荷转移，形成感应电压。 高斯定律与电场强度的关系。 互容系数的计算，与导线间距、绝缘介质、大地电导率的关系。 输电线路的电场对电信线路的电场耦合分析。 4.3 共同阻抗耦合 当输电线路与电信线路共用同一个接地体或大地作为回流路径时，流经该公共阻抗的电流会在两线路间产生额外的耦合电压。 大地电阻率对共同阻抗耦合的影响。 接地网的设计与耦合强度。 4.4 传播耦合（辐射与接收） 输电线路作为电磁波的辐射源，其产生的电磁波能量传播并被电信线路接收。 输电线路的辐射强度与电信线路的接收灵敏度。 远场耦合与近场耦合的区别。 4.5 耦合系数的定义与计算 电压耦合系数、电流耦合系数。 在不同频率下耦合系数的变化。 耦合强度的量化评估。 第五章：电磁耦合的影响与危害 电磁耦合并非总是带来负面影响，但在许多情况下，它会严重干扰电信线路的正常运行，甚至对设备和人员安全构成威胁。本章将详细分析电磁耦合的各种影响和潜在危害。 5.1 对电信信号的干扰 感应电压和电流产生的噪声，降低信号信噪比。 信号失真，包括幅度失真、相位失真、瞬态响应失真。 数据传输错误率升高，通信质量下降。 对语音通信、数据传输、视频传输等的影响。 5.2 对电信设备的影响 感应电压可能损坏敏感电子元件。 过电压可能导致设备绝缘击穿。 长时间的电磁应力可能加速设备老化。 通信终端设备（如电话、调制解调器）的正常工作受到影响。 5.3 对电力系统运行的影响 电信线路的故障（如短路）可能通过耦合影响输电线路。 某些频率下的强耦合可能导致输电线路保护装置的误动或拒动。 5.4 电磁兼容性（EMC）问题 输电系统与通信系统之间的电磁兼容性问题。 国家和行业相关的电磁兼容性标准。 5.5 安全隐患 在强耦合区域，人体接触电信线路时可能承受危险电压。 火灾风险（极少见，但存在于极端情况下）。 第六章：电磁耦合的计算与仿真方法 精确计算和仿真电磁耦合的强度和分布是设计和优化解决方案的前提。本章将介绍常用的计算和仿真方法。 6.1 解析计算方法 基于场论的解析解，适用于简单几何模型。 行波理论在传输线耦合分析中的应用。 集总参数模型和分布参数模型的选择。 6.2 数值计算方法 有限元法（FEM）：适用于复杂几何和非均匀介质。 边界元法（BEM）：适用于求解边界问题，常用于辐射和散射问题。 有限差分时域法（FDTD）：适用于求解瞬态电磁场问题。 矩量法（MoM）：适用于计算散射和辐射问题。 6.3 耦合模型构建 建立输电线路和电信线路的三维模型。 定义材料属性和边界条件。 考虑大地模型。 6.4 仿真软件介绍 常用的电磁场仿真软件及其功能（如COMSOL, HFSS, CST等）。 仿真参数设置与结果后处理。 6.5 仿真结果的验证 与解析解、实测数据的对比。 网格密度、求解精度对仿真结果的影响。 第七章：电磁耦合的防护与抑制技术 有效的防护和抑制技术是减小电磁耦合危害，保障输电和通信系统正常运行的关键。本章将介绍多种行之有效的技术手段。 7.1 线路布局与选址优化 增加输电线路与电信线路之间的安全距离。 合理规划线路走向，避开敏感区域。 考虑线路的垂直和水平间距。 7.2 屏蔽技术 对电信线路进行屏蔽：金属屏蔽层、导电涂层。 屏蔽层材料、厚度、连接方式对屏蔽效果的影响。 屏蔽层的接地设计。 7.3 接地技术 优化输电线路和电信线路的接地系统，降低公共阻抗。 采用良好的接地材料和结构，减小接地电阻。 接地网的设计与计算。 7.4 耦合补偿技术 在电信线路中串联或并联补偿元件（如电感、电容）来抵消感应电压。 有源补偿技术。 7.5 线路参数调整 调整电信线路的结构和参数，降低其对外界电磁场的敏感性（例如，使用屏蔽电缆）。 在输电线路设计中考虑其电磁辐射特性。 7.6 滤波技术 在电信线路的终端设备上安装滤波器，滤除耦合引入的干扰频率。 滤波器类型及其设计。 7.7 绝缘加强 提高电信线路的绝缘水平，抵抗感应高电压。 防雷击和操作过电压措施。 7.8 信号处理技术 在接收端采用先进的信号处理算法，如自适应滤波、均衡等，来恢复受干扰的信号。 7.9 规范与标准 遵循相关的国家和国际标准，指导线路设计和运行。 第八章：工程实践案例分析 理论联系实际，通过具体的工程案例分析，进一步理解电磁耦合的实际表现和防护效果。本章将选取不同类型的输电与通信线路组合，分析其耦合情况和采取的防护措施。 8.1 高压输电线路与架空通信线路的耦合案例 案例背景：某地区高压输电线路与附近架空通信线路的电磁干扰情况。 实测数据分析：感应电压、噪声水平。 防护措施：增加距离、安装屏蔽、改进接地。 效果评估。 8.2 变电站附近通信线路的电磁兼容问题 案例背景：变电站设备产生的强电磁场对周边通信设施的影响。 耦合机理分析：高压设备、开关操作等。 防护措施：屏蔽、选择低耦合的通信线路。 案例中的挑战与解决方案。 8.3 地下电缆与埋地通信电缆的耦合 案例背景：地下输电电缆和通信电缆之间的电磁耦合。 耦合的特点：与架空线路有所不同。 防护措施：埋设深度、屏蔽材料、土壤电导率的影响。 8.4 城市密集区域的耦合问题 案例背景：在城市环境下，输电线路和通信线路密集，耦合效应加剧。 挑战：空间限制、多重耦合源。 综合性防护策略。 第九章：发展趋势与未来展望 电磁耦合的研究是一个持续演进的领域，随着技术的发展，新的问题和解决方案将不断涌现。本章将探讨该领域的发展趋势和未来的研究方向。 9.1 新型输电与通信技术的电磁耦合 特高压输电技术带来的电磁场变化。 5G通信、物联网等新兴技术与电力基础设施的电磁兼容。 柔性输电技术（FACTS）和直流输电（HVDC）的电磁耦合特性。 9.2 智能化电磁环境监测与预警 利用传感器网络实时监测电磁环境。 大数据分析与人工智能在电磁耦合预测中的应用。 智能防护系统的发展。 9.3 绿色与可持续电磁环境 降低电磁辐射对环境和生物的影响。 设计低电磁辐射的输电和通信设备。 9.4 电磁耦合理论的深化 非线性介质中的电磁耦合。 更精确的电磁场耦合模型。 多物理场耦合分析（电磁-热-力）。 9.5 标准化与国际合作 推动国际间电磁兼容标准的统一。 加强跨学科、跨领域的合作研究。 结论 交流输电线路与电信线路之间的电磁耦合是电力工程和通信工程领域一个不可忽视的重要课题。理解耦合的机理，准确评估其影响，并采取有效的防护措施，对于保障现代社会两大关键基础设施的稳定、可靠和安全运行至关重要。本书系统地梳理了电磁耦合的基础理论、计算方法、防护技术和工程实践，旨在为相关领域的研究和实践提供坚实的理论基础和技术指导。随着科技的不断进步，对电磁耦合的认识也将日益深化，相关技术也将持续创新，以应对未来更加复杂的电磁环境挑战。 （全书完）

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《交流输电线路与电信线路的电磁耦合》这本书给我留下了深刻的印象，其内容之丰富、分析之深入，足以称得上是一部力作。作者张文亮对于电磁耦合现象的理解和阐释，可以说是多维度、多层次的。我尤其欣赏书中在探讨耦合效应时，并没有局限于单一的理论模型，而是结合了多种模型和仿真方法，力求全面地反映实际情况。书中对不同地理环境、不同线路结构下的耦合特性进行了详细的对比分析，这对于理解影响耦合强度的关键因素非常有帮助。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个实验室，亲眼见证了电磁场是如何在两条不同的线路之间产生相互作用的。书中提供的计算公式和模型，对于我后续进行相关的研究和项目开发，无疑是一份宝贵的财富。虽然这本书的专业性较强，但作者在保证严谨性的同时，也尽量让内容更具可读性，这对于任何希望深入了解该领域的读者来说，都是一个巨大的福音。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我必须说，是为真正想要理解电磁耦合精髓的读者准备的。张文亮在《交流输电线路与电信线路的电磁耦合》中，并没有回避问题的复杂性，而是迎难而上，逐一攻克。我从书中学习到了许多关于电磁屏蔽、接地技术以及电磁兼容设计的原理和方法，这些都直接关系到通信信号的质量和输电线路的安全运行。书中对瞬态耦合效应的分析，以及如何应对雷击、短路等引发的瞬态电磁干扰，更是让我眼前一亮。我发现在实际工程中，很多看似小的问题，其根源都可能与电磁耦合有关。这本书就像一把钥匙，为我打开了理解这些现象的大门。它让我明白，在设计和运行电力和通信系统时，不能孤立地看待它们，而是要充分考虑它们之间的相互影响。通过这本书，我对电磁耦合的理解不再停留在表面，而是上升到了能够指导实践的层面，这对我个人的职业发展有着重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，阅读《交流输电线路与电信线路的电磁耦合》的过程，对我来说是一次充满挑战但也收获颇丰的旅程。张文亮在书中展现了其深厚的专业功底，尤其是在电磁场理论及其在电力通信交叉领域应用的把握上。我发现书中对于一些关键概念的解释，例如“耦合系数”、“互感”、“互容”等，都非常透彻，并且在不同章节中反复运用，加深了我的理解。书中不仅仅停留在定性的描述，而是通过大量的数学公式和图表，将电磁耦合的定量分析展现得淋漓尽致。对于我这样希望深入理解耦合机理并进行定量计算的读者来说，这些内容是极其宝贵的。书中还提到了许多前沿的研究方向和待解决的问题，这激发了我进一步探索的兴趣。虽然有时候需要反复阅读和思考才能完全消化某些内容，但这正是学习的乐趣所在。这本书让我对输电线路和电信线路之间的相互影响有了全新的认识，也为我解决实际工程问题提供了理论指导。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开《交流输电线路与电信线路的电磁耦合》这本书时，首先被其结构清晰、逻辑严谨的编排所吸引。作者张文亮似乎非常擅长将复杂的问题分解成易于理解的模块，然后再逐步构建起完整的理论体系。书中并非枯燥的理论堆砌，而是将理论知识与实际应用紧密结合。例如，在分析输电线路对电信线路的干扰时，书中详细阐述了各种干扰模式，并提供了相应的防护措施和减弱耦合的工程建议。我特别留意了其中关于电磁兼容性（EMC）的章节，它不仅仅是理论上的描述，更包含了大量的工程实践经验和技术要点。书中对不同类型线路的参数选择、布局设计等都提出了切实可行的指导。即使是对电磁耦合概念不太熟悉的读者，通过阅读这本书，也能对这个问题有一个系统且深入的认识。不得不说，书中对案例的选取和分析也非常有代表性，能够帮助读者将抽象的理论概念与具体的工程场景联系起来，从而更好地掌握知识。

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这本《交流输电线路与电信线路的电磁耦合》我读完后，最大的感受就是其学术深度和严谨性。作者张文亮在书中对电磁耦合的原理进行了非常详尽的推导和分析，从麦克斯韦方程组出发，层层递进，将复杂的物理现象化繁为简，又能在关键步骤给出清晰的数学表述。我尤其欣赏书中对于不同耦合机制的分类和辨析，比如静电耦合、电磁感应耦合等，每一类都进行了深入的理论阐述，并结合实际工程案例进行说明。书中引用的参考文献也非常广泛，涵盖了国内外该领域的经典著作和最新研究成果，这为读者提供了进一步深入学习的良好基础。同时，书中对于耦合的计算方法和仿真工具的介绍也十分到位，对于像我这样需要进行工程设计和分析的读者来说，具有极高的实用价值。虽然有些章节的数学推导需要一定的基础知识才能完全理解，但这正是学术专著的魅力所在，它能够引导读者不断挑战自己的认知边界。总的来说，这是一本能够让你在理解电磁耦合方面实现质的飞跃的优秀著作，对于从事电力、通信工程以及相关领域研究的专业人士来说，是不可多得的参考书。