【正文】 串聯(lián)電阻R 和R來表示，磁芯衰 圖4－3耗可以用并聯(lián)電阻（R并聯(lián)于L）來表示（并聯(lián)電阻比串聯(lián)電阻對頻率的依賴型?。?， 圖4－3表示加入衰耗的等效電路。用a、 a分別表示由電阻R、 R單獨(dú)引起的衰耗，可得：a＝20lg （4－6） a＝20lg （4－7）繞組損耗所增加的衰減量為a＝a＋ a由磁心損耗（R）引起的附加衰耗a為 a＝20lg （4－8）由于損耗而引起的總的衰減量為a＝a＋a＋a其中繞組衰耗電阻R和R可由下式確定R＝ ＝ （4－9）R＝ （410）其中l(wèi)為平均繞組長度，A為繞組截面，p、p分別表示填充系數(shù)，表示導(dǎo)線的電阻率。以上各個(gè)量的計(jì)算公式如下l＝N l， p＝ （l為導(dǎo)線總長度，A為導(dǎo)線截面，N為匝數(shù)）把R和R代入a的表達(dá)式化簡得a，當(dāng)p和p有下列關(guān)系時(shí)a達(dá)到最小值p＝ p＝ p a（4－11）A A A＝A＝2A在這種情況下，磁芯一般是受弱磁化的，自身發(fā)熱可以不考慮。在選擇磁芯材料、磁芯尺寸和匝數(shù)時(shí)，要著重考慮由繞組阻抗引起的基本衰減量及3dB下限頻率和非線性失真系數(shù)都不得超過所給定的數(shù)值。 可以根據(jù)直流時(shí)間常數(shù)（ ），磁心立方體的體積公式V和磁滯常數(shù)C（）等確定具體的磁心材料和線圈尺寸。 在變壓器繞組和磁心中的交流電場導(dǎo)致導(dǎo)體之間產(chǎn)生位移電流，頻率越高，這種現(xiàn)象越明顯。這些位移電流不僅是繞組之間，而且使每匝繞組之間都由電容耦合起來，由于分布電容的復(fù)雜性對此不作仔細(xì)分析，只是在設(shè)計(jì)變壓器是把它作為一個(gè)考慮因素，適當(dāng)減小。對一只變壓器來說磁導(dǎo)率越大和磁心尺寸越大 ，則由繞組衰耗引起的衰減量a越小，～1dB之間對一只變壓器來說，如果提高匝數(shù)N和N＝N/k，則磁感應(yīng)強(qiáng)度，以及磁心損耗功率P亦要降低。因此，當(dāng)繞組空間的利用情況相同時(shí)就必須采用更細(xì)的導(dǎo)線，使繞組電阻R和R以及消耗在電阻上面的功率P也相應(yīng)地增加，于是P和P這兩種損耗功率與匝數(shù)和磁感應(yīng)振幅的關(guān)系是相反的。總的損耗功率為P＝P＋P 在一定的N和N值時(shí)，總損耗功率要經(jīng)過最小值。由圖4－4知最小值發(fā)生在P＝P處磁芯衰耗阻R與磁感應(yīng)強(qiáng)度無關(guān)，其值為R＝如果R 對應(yīng)于R可以忽略不計(jì)，則損耗功率P與傳輸功率的比值為02NNN3P2PPPPPP圖4－4 磁芯衰耗功率P和繞組P衰耗功率和匝數(shù)N的關(guān)系曲線（當(dāng)電壓和電流是常數(shù)時(shí)） （4－12）上式中tan表示衰耗因數(shù)，A表示磁芯的磁導(dǎo)率，A＝，（復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率）如果通過R的電流遠(yuǎn)小于I，則采用同樣的方法可以得到繞組的衰耗功率P（4－13） 為了使變壓器消耗的功率最小，由此得到的匝數(shù)為N （4－14）167。 LC200耦合器LC200是主要用在城網(wǎng)10kV電纜的專用電感耦合器，用來把高頻載波信號耦合到電纜的屏蔽層上，使載波裝置和電纜電氣隔離。在磁性材料選用方面應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)工作頻率從低頻直到1MHz時(shí)，最好選用Mn－Zn鐵氧體，因?yàn)檫@類材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高，起始磁導(dǎo)率高，電阻率高，具有低損耗值，而且具有較寬范圍的低溫度系數(shù)，可以適用不同的應(yīng)用范圍。為了把電纜故障時(shí)產(chǎn)生的大電流導(dǎo)入大地，要求導(dǎo)線截面積大于35mm。考慮到繞組的大小，故采用TP磁芯材料，由于磁心的體積很大，信號功率比較小，所以磁心損耗很小，主要考慮阻抗匹配問題，由于SDC100中的隔離變壓器的變比為6：75，故LC200采用1：1的變比，盡量減小雜散電容的影響。 按照城網(wǎng)對接地線的要求（能夠承受10kA的短時(shí)沖擊電流），我們分別在高壓實(shí)驗(yàn)室和電科院高壓所做了LC200電流沖擊試驗(yàn)。（1） 帶電球放電沖擊試驗(yàn)圖中C為許多并聯(lián)電容器的總電容值，L及R為包括電容器、回路連線、分流器、球間隙及被試品在內(nèi)的電感和電阻值，有時(shí)也包CRO Ust圖4－5試驗(yàn)電路圖括為了調(diào)整電流波形而加入的電感和電阻值。分流器S是用來測量流過被試樣品的電流，（分壓器PD是用來測量被試品上的電壓，本試驗(yàn)沒用）。分流器和分壓器取出的信號送入示波器進(jìn)行測量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)：次數(shù)電流值(KA)電壓值(KV)波前時(shí)間（μs）波尾時(shí)間（μs）總的時(shí)間（μs）波形波形編號1525163050雙指數(shù)波012535304080雙指數(shù)波0235403050120雙指數(shù)波03表4－1（2）大電流沖擊試驗(yàn)SPC0CRR0CCT211L201T2211試驗(yàn)線路： 電流沖擊試驗(yàn)221 201：保護(hù)斷路器 211：合閘斷路器 T：變壓器 L：限流電抗器 CT：磁位計(jì)SP：被試品 R0、C0：調(diào)頻電阻、調(diào)頻電容 R、C：電阻、電容分壓器 圖4－6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表試驗(yàn)方式分合分合分合分合分合操作順序2002011432002011402200201140120020111022002011101示波圖編號11．5 11．511．511．511．5外加電壓（kV）23．223．223．210．410．5A關(guān)合電流（kA峰值）表4－2 B24．324．124．111．010．9C9．279．049．264．254．16A短路電流（kA）B9．279．049．264．154．16C平均2020202020直流分量（％）工頻恢復(fù)電壓(kV)峰值Uc（kV）預(yù)期瞬態(tài)恢復(fù)電壓Uc/t3kV/μs195195198195195A通流時(shí)間（ms）B195195198195195C正常正常正常正常正常試品在試驗(yàn)過程中及試驗(yàn)后 20020111 16:57:22300msUaUbIbUcIaIc30ms/div1206018024015kV/div15kV/div15kV/div10kA/div10kA/div10kA/div 20020111 17:15:34300msUaUbIbUcIaIc30ms/div1206018024015kV/div15kV/div15kV/div10kA/div10kA/div10kA/div 20020114 10:34:47300msUaUbIbUcIaIc30ms/div1206018024015kV/div15kV/div15kV/div20kA/div20kA/div20kA/div 20020114 11:04:31300msUaUbIbUcIaIc30ms/div1206018024015kV/div15kV/div15kV/div20kA/div20kA/div20kA/div 20020114 11:44:48300msUaUbIbUcIaIc30ms/div1206018024015kV/div15kV/div15kV/div20kA/div20kA/div20kA/div 圖4－7 LC200沖擊試驗(yàn)波形167。 MCC耦合器LC200電感耦合器在使用時(shí)很不方便，需要串入地線中，而且還需要停電進(jìn)行安裝，這樣就得考慮電纜接地線的一些要求，在設(shè)計(jì)安裝時(shí)考慮的因素較多。為了給施工帶來方便，我們采用了MCC耦合器。它的特點(diǎn)是直接套在電纜外皮上，和電纜屏蔽層不發(fā)生電的直接聯(lián)系，這樣就不必考慮對電纜接地線的要求，通信和輸電不發(fā)生聯(lián)系，通信是完全獨(dú)立的，并且不對原有的電纜接線進(jìn)行任何改動，最主要的是這種耦合方式受到供電局的歡迎，不必停電就可直接操作，工程安裝比較自由。如果一條電纜的距離太長，也可以用MCC做中繼耦合器，這樣就不需要破壞電纜。MCC耦合器和LC200耦合器的不同之處是副邊的匝數(shù)不同，LC200匝數(shù)可以按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行確定，而MCC耦合器的副邊只有一匝就是電纜本身，假如MCC耦合器的變比為n：1，為了達(dá)到阻抗匹配，則隔離變壓器的變比為1/k＝ (75為電纜的特性阻抗，6為載波裝置的內(nèi)阻) 。為了盡量減少漏磁，磁芯上要纏滿線圈，但考慮到匹配問題，應(yīng)選擇一個(gè)最佳匝數(shù)，由于電纜的粗細(xì)不同，所用的磁芯的尺寸大小也不同，故線圈的匝數(shù)也不同。167。 兩種耦合器的比較LC200和MCC電感耦合器都是用來耦合載波信號的，目的都是最大限度不失真、衰減最小的傳輸載波信號。由于LC200是采用兩邊線圈耦合，匝數(shù)多耦合效果比較好；MCC電感耦合器原邊匝數(shù)較多，但由于副邊等效的只有一匝線圈，漏感比較大，所以耦合效果沒有LC200好，但由于氣安裝方便，特別是不需要和電纜屏蔽層直接接觸，可以用在近距離的一條電纜兩端。表4－3兩種耦合器測量數(shù)據(jù)震蕩器dB 電平表dB MCCLC200MCCLC200 選頻低噪聲20204937101041003615+10+10265選頻低失真+10+1026500361510104320205137 在實(shí)際工程中，可以根據(jù)電纜線路長短、拓?fù)潢P(guān)系，通道衰耗情況混和使用這兩種耦合器，以此來完成中繼轉(zhuǎn)發(fā)，提高電力線通信系統(tǒng)的可靠性。在同一條電纜上（約100米）上分別使用這兩種耦合器來耦合載波信號，看它們對載波通信的影響程度，并測量了通道的衰耗情況，結(jié)果如表4－3 ：通過做各種測量，在各種情況下載波通信都可以正常進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論上分析相同，驗(yàn)證了最初設(shè)想的正確性。經(jīng)過測量、對比，LC200接線下衰耗約為15dB左右，MCC接線方式下衰耗約為30dB左右。說明在同樣的情況下，前者比后者的通信效果好一些。MCC耦合方式中，原邊的匝數(shù)為1，所以信號的耦合效果不如LC200。由于阻抗匹配作用，匝數(shù)不同、信號的衰減也不一樣。實(shí)驗(yàn)中由于磁芯和電纜的縫隙較大導(dǎo)致漏磁較大，所以衰耗也較大。最好是使用圓形的磁芯。電纜屏蔽層耦合時(shí)，A、B、C三相也能收到信號。驗(yàn)證了電磁波的波過程。小 結(jié)：在電纜載波通信中，因?yàn)殡娎|線路衰耗較小，所以耦合技術(shù)是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。經(jīng)過理論和試驗(yàn)分析，在耦合器設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮其匹配問題。LC200具有比較好的耦合效果，但安裝不方便，原邊要滿足現(xiàn)場中對電纜接地線的要求，適用于線路長、衰耗比較大的場合；MCC雖然耦合效果不如LC200，但可以通過增加原邊的匝數(shù)，并使其分散纏繞，以減少漏磁，提高耦合，最主要的是它安裝方便。兩種耦合器可以配合使用，使其經(jīng)濟(jì)、性能達(dá)到最優(yōu)比。167。 電纜屏蔽層載波傳輸特性分析電力電纜的屏蔽層上幾乎沒有電流流過，給載波信號傳輸提供了很好的物理傳輸介質(zhì)。屏蔽作為電磁兼容控制的重要手段，可以有效的抑制電磁干擾。采用屏蔽的電纜，一方面可以有效的抑制空間電磁場對傳輸線路的影響，避免通信失效，噪音增大，傳輸誤碼，信號誤差等現(xiàn)象，另一方面也可以降低電纜內(nèi)傳輸信號對外的電磁輻射，減小對周圍電磁環(huán)境的污染，防止信息的泄漏和失密。當(dāng)電磁場入射到屏蔽電纜上時(shí)，在電纜上會發(fā)生電磁耦合現(xiàn)象。外部入射場和電纜本身發(fā)射的電磁場通過矢量疊加，決定了屏蔽層上各點(diǎn)的總的電磁場大小?？梢詫⒑铣呻姶艌隹闯墒钱a(chǎn)生耦合的源：電場以電或容性耦合方式產(chǎn)生，而磁場以磁或感性耦合方式產(chǎn)生。 不同耦合方式下的電纜屏蔽層載波通信效果不一樣。用LC200電感耦合器耦合的等效電路可以用如圖4－8的電路來等效。為了簡化分析，只畫出單向（A到B）通信時(shí)的電路圖，雙向通信和此類似，只是信號可以同時(shí)從B流向A。圖中AB段代表電纜線路，R 為電纜屏蔽層的高頻等效電阻，其