1、ICS 33.100.01 L 06 道昌和国国家标准11: /、中华人民GB/T 18039.8-20 12/IEC 61000-2-10: 1998 电磁兼容环境高空核电磁脉冲(HEMP)环境描述传导骚扰Electromagnetic compatibility-Environment Description of HEMP environment一Conducted disturbance CIEC 61000-2-10: 1998 , IDT) 2012-11-05发布FYJ!写严码防气/中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员会2013-02-01实施发布GB/T
2、 18039.8-20 12/IEC 61000-2-10: 1998 目次前言.1 I 范围和目的-2 规范性引用文件-3 总论4 术语和定义25 HEMP环境描述、传导参数45. 1 引言.4 5.2 早期HEMP外部传导环境 5 5.3 中期HEMP外部传导环境 6 5.4 晚期HEMP外部传导环境 7 5.5 天线电流85.6 HEMP内部传导环境附录A(资料性附录)关于早期HEMP对长线搞合的讨论13A.1 架空线A.2 埋地线的搞合MA.3 参考文献附录B(资料性附录)关于中期HEMP对长线搞合的讨论16B.1 架空线B. 2 埋地线附录C(资料性附录)简单线性天线对IEC早期HE
3、MP环境的响应17C.1 引言C.2 IEC早期HEMP环境C.3 天线响应的计算.四C.4 计算结果20C.5 小结. . . . . . . . ., . . . 21 C.6 参考文献.26附录D(资料性附录)电话交换间内电缆的感应电流测量值.27 D.1 参考文献.27水平结果GBjT 18039.8-2012jIEC 61000-2-10: 1998 剧吕GBjT 18039(电磁兼容环境分为以下几个部分:GBjZ 18039. 1-2000 电磁兼容环境电磁环境的分类GBjZ 18039.2 2000 电磁兼容环境工业设备电源低频传导骚扰发射水平剧评估GBjT 18039. 3一2
4、003电磁兼容环境公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输的兼容GB/T 18039.4-2003 电磁兼容环境工厂低频传导骚扰的兼容水平GB/Z 18039.5-2003 电磁兼容环境公用供电系统低频传导骚扰及信号传输的电磁环境GB/Z 18039.6-2005 电磁兼容环境各种环境中的低频磁场GB/Z 18039. 7-2011 电磁兼容环境公用供电系统中的电压暂阵、短时中断及其测量统计GB/T 18039.8-2012 电磁兼容环境高空核电磁脉冲(HEMP)环境描述传导骚扰本部分为GB/T18039的第8部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分等同采用国际标准IEC
5、61000-2-10:1998(电磁兼容(EMC)第2-10部分:环境高空核电磁脉冲(HEMP)环境描述传导骚扰。本部分由全国电磁兼容标准化技术委员会(SAC/TC246)提出并归口。本部分起草单位:解放军理工大学工程兵工程学院。本部分主要起草人:高成、周璧华、苏丽搓、石立华、李炎新、陈彬。I G/T 18039.8-2012月EC61000-2-10: 1998 1 范围和目的电磁兼容环境高空核电磁脉冲(HEMP)环境描述传导骚扰GB/T 18039的本部分规定了高空核电磁脉冲CHEMP)传导环境，HEMP是高空核爆炸的系列效应之一。研究这类课题要考虑两种情况:一一高空核爆炸;一一低空核爆炸
6、。对民用系统来说，两种情况之中最重要的是高空核爆炸。高空核爆炸的特点是，冲击波、大地震动、热辐射和核辐射等核爆炸的其他效应在地面上都不存在，但是由核爆炸产生的电磁脉冲会造成通信、电子和电力系统工作中断和损坏，从而扰乱现代社会的稳定性。本部分的目的是建立一个关于HEMP环境的共同标准，以便从中确定真实的电磁骚扰环境，用于评估受影响设备的性能。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 4365-2003 电工术语电磁兼容。EC60050 (161) :199
7、0 ,IDT) IEC 61000亿-9:1996 电磁兼容CEMC)第2-9部分:环境高空核电磁脉冲CHEMP)环境描述辐射骚扰CElectromagneticcompatibility CEMC)-Part 2-9: Description of HEMP enviroment Radiated disturbance) IEC 61000-4-24:1997 电磁兼容CEMC)第4-24部分:试验和测量技术HEMP传导骚扰保护装置的试验方法CElectromagneticcompatibility CEMC)-Part 4-24: Testing and measurement tech
8、 niques-Test methods for protective devices for HEMP conducted disturbance) 3 总论距地面30km以上高空核爆炸产生的电磁脉冲，在地球表面观察到的有三种类型:一一一早期HEMPC快); 一一一中期HEMPC中); 一一晚期HEMPC慢)。过去，人们把注意力集中在早期HEMP上，将其简称为HEMP。但是本部分中所用高空EMP或HEMP一词，则包括上述三种类型。核电磁脉冲CNEMP)一词则涵盖了各类核电磁脉冲，其中包括地面爆炸产生的源区电磁脉冲CSREMP-SourceRegion EMP)和空间产生的系统电磁脉冲CSGE
9、MPSystem Generated E肌1P)。1 GB/T 18039.8-2012/IEC 61000-2-10: 1998 因为HEMP是由高空核爆炸产生的，所以在地面上观测不到诸如射线、热辐射、冲击波等其他核武器效应。关于HEMP的报道是由于20世纪60年代初美国在南太平洋进行的高空核爆试验对远离爆点的电子设备产生了效应。本部分阐述了在金属导线(诸如电缆、输电线)上、设备内部和外部的线路以及外部天线上感应出的传导型HEMP环境。4 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。4. 1 垂直面上的仰角angle oevation in the ver血at肘anel / / / / / l角
10、是在垂直面上平面乖忏专播矢量方向之间的夹角(见图1)。 / -4.2 方位角主-:-二传播矢量在地平面上的投影与受HEMP作用系统主轴的夹角(图1中传输线的z轴)。4.3 合成波composite waveform 从一批波形中将重要参数各取其最大值合成得到的波形。4.4 辑合coupling HEMP场作用于系统时在系统表面和电缆上产生电流和电压的过程。而由感应电荷产生电压仅在低频即波长大于系统表面或缝隙尺寸时才有定义。4.5 2 电磁波的传播方向direction of propagation of the electromagnetic wave 传播矢量k的方向，垂直于由电场矢量和磁场
11、矢量构成的平面(见图2)。4.6 4. 7 4.8 4.9 4. 10 GB/T 18039.8-20 12/IEC 61000-2-10: 1998 图2平面波定义中的几何关系E1、E2，E3早期、中期、晚期HEMP电场的专用术语。EMP 电磁脉冲的统称。地磁倾角geomagnetic dip angle 8d甲飞飞飞飞、飞飞、地磁场磁通量密度矢量Be的倾角，是测得的地磁场磁通量密度方向与当地水平面之间的夹角。在地磁北极，也p=900;在地磁南极，也p=-900(见图3)。地磁南/地磁北平面B, 命P地磁商地球图3地磁倾角HE岛1P高空核爆炸产生的电磁脉冲。高空核爆炸high-altitud
12、e(nuclear explosion) 爆高超过30km的核爆炸。地磁北3 GB/T 18039.8-20 12/IEC 61000-2-10: 1998 4. 11 水平极化horizontal polarization 当电磁波的磁场矢量位于入射面内，电场矢量垂直于入射面(因而平行于地面)时，称为水平极化(见图1)。这种极化也称正交极化或称这种电磁波为横电(TE)波。4. 12 4. 13 入射面incidence plane 传播矢量k和入射点的地面法向所组成的平面。低空核爆炸low-altitude( nuclear explosion) 爆高在1km以下的核爆炸。 NE岛1P/仨二
13、核电磁脉冲;所有核非凹的电磁脉冲。5 / /二/进入点poi山川E)在尚未提供应够防铲装置的情况下，电磁阻挡层上电磁能量进出的实体位置。一主t-进入点并不限于一个几何点?按照佳人的类型可分为孔缝进入点或传导进入点。也可按照它f功，分为建筑、机械、结构或电气进入/川 V 川/、 脉冲宽度ptdse width / 除非另有规定，系指脉冲菌沿和后沿上瞬时值为其峰值一半的两个点之间的时间间隔。整流冲时域波脉冲上除非间的时间间短路电4.20 当电路.-，-一-飞-:=二源阻抗source impedance 能源对设备或网络的输入端呈现的阻抗。4.21 垂直槌化当电磁波的电场矢量位于入射面内而磁场矢量
14、与人射面垂直(因而平行于地面)时，称为垂直极化(见图1)。这种极化也称平行极化或称这种电磁波为横磁(TM)波。5 HEMP环境描述、传导参鼓5. 1 引言IEC 61000-2-9中的描述的由高空核爆炸产生的电磁场能够在所有的金属结构上感应出电流和电4 GB/T 18039.8-2012/IEC 61000-2-10: 1998 压。这些在导体内传播的电流和电压，称为传导环境。这就是说，传导环境是二次现象，是伴随辐射场产生的后果。所有的金属结构(即电线、导体、管道、导管等)都要受到HEMP的影响。传导环境应当引起重视，因为它能通过信号线、电源线和接地线将HEMP能量引至敏感电子器件上。对于建筑
15、物或任何其他包壳，导体必须区分为性质各异的两类:外导体和内导体。这种分类看上去简单，但根据本部分中所提供的资料，具有关键意义。这两类导体的不同之处在于其所在处的电磁环境大相径庭。一般来说，外导体是位于建筑物外，完全暴露在HEMP环境中。这类导体包括输电线、金属通信线、天线电缆以及输送水和气的金属管道。在本部分涉及的场合，它们或架设在地面上方或埋设于地下。内导体则是指位于部分或完全屏蔽的建筑物内的导体，建筑物内的HEMP场已被衰减。这是一种非常复杂的情况，虽然可从HEMP模拟试验中得到一些测量数据，但由于建筑物的屏蔽，HEMP场的波形将被显著改变，因此对于建筑物内导体和电缆的藕合问题很难计算。本
16、部分中，外部传导环境的通用模式是用简化的导体形状和早、中、晚期HEMP标准波形进行计算的。这些传导型外部环境一般被用来评估建筑物外面的防护装置的性能，由于电信和电源系统的多样性，这里对变压器和电话分线盒的作用不做考虑。这样处理得到的波形虽是近似的，但完全是确定的，是以标准化方法对外导体上的防护元件进行检测所需要的波形。对于内部导体，也确定了一种方法，用来评估适用于设备检测的传导环境。对于非屏蔽多芯电线，我们假定线到地的电流等于共模电流。5.2 早期HEMP外部传导环境对于早期的HEMP，其高幅值的电场能有效地藕合进天线以及诸如输电线、电话线一类暴露的任何导线。天线搞合机制极具多样性，它取决于天
17、线设计的细节。在许多场合下，适合于采用连续波对天线进行测试，并用卷积方法将天线响应函数与人射HEMP环境结合起来。我们也提供了一些计算细天线响应的简单方程式(见5.5)。对于长线，有可能完成一组综合性通用模式的计算，其计算结果是可靠的，而且只依赖少量几个参数。这些参数包括导体的长度、暴露的状况(地上或埋于地下)和地表(深度在5m以内)电导率。此外，因为HEMP藕合取决于仰角和极化方式(见图1)，所以有可能从统计的角度来分析产生特定大小电流的概率。表l给出了导线上藕合的共模短路电流的计算值和戴维南等效源阻抗(用来确定开路电压)随严重程度、导体长度和大地电导率变化的函数关系。这些结果适用于裸导线、
18、架空绝缘电线和屏蔽电缆或同轴传输线的外导体上的共模电流。对于屏蔽电缆，应当用实测的或规定的电缆传递阻抗来确定其内导体上的电流和电压。虽然由于暴露部分的形状大小不同会使波形产生不同的变化，但是仍然规定了一个时域波形用于对线缆的评估。该波形是用上升时间(10%90%)和脉宽(半峰值宽度)来规定的，若把上升时间和脉宽放在一起表达，常写为.tr/ .tpw 0 在表1中，99%的严重程度是指，所产生的电流99%都将小于这个值。埋地导线电流计算值随人射角变化很小，这意味着一个很宽的概率分布，(严重程度从10%到90%，其差别都很小)，因而没采用严重程度而以不同的大地电导率来展现1pk的变化。关于表1的适
19、用范围，凡架空导线高于5m者，埋地导线略高于地表(h200 m 100 mL200 m 50 500 500 90 1 500 7.5XL 99 4000 20XL 电流小于表中数值的百分比。波形1:10/100 ns;源阻抗:Z，=400n。表1b) 埋地长导体I pk / A g/CS/m) 所有长度10m 10 200 10-3 300 10- 400 波形2:25/500ns;源阻抗:Zs=50n。5.3 中期HEMP外部传导环境L10 km 1kmL王三10km 100 mLl km Ll 000 m 100 m:;Ll 000 m L10km的大地电导率为10-4S/m.Eo为0.
20、04V/m).于是Ipk约等于1600 A。得出这一峰值后，电流的时域波形可用一上升时间和脉宽为1/50s的单极性脉冲来近似。要想模拟这个例子的波形，需用一个源阻抗为2.450的4kV电压源。为了采用图4的电路，变压器应接地。一些-接法的变压器没有直接与地接通的路径。通过计算整条线路的总电阻，并用线路上感应的总电压除以该电阻，就可很容易地将式(1)用于输电线以外其他长导体的电流计算。式(1)只适用于陆地上的长电缆，对于深海电缆，计算得出的电流应减小100倍。这种减小是因为电场E。反比于大地(在10km100 km深度上)电导率的平方根。对于淡水湖和浅海，电流不会减小这么多。7 GB/T 180
21、39.8-2012/IEC 61000-2-10: 1998 源三盈h -1, -1, 町-叫-大地感应电场气;.:,.,_. .:.i. ,: .:. ，、.-.:.-:二:._:. .:._.:二气:i.:.:-.7.，:;.p.;.;.:.;,: .;.;.;.;:气L a) 三相电力线和变压器配置图l号=rLLIpk R, Rf + V,=EoL b) 简化等效电路负载医三大地l飞Rf 图4计算晚期HEMP传导电流用的三相线路及其等效电路图5.5 天线电流天线的尺寸和形状各异。在VLF和LF频段，即3kHz 300 kHz，天线一般为很长的导线，有时埋入地下。在MF频段，300kHz
22、3 000 kHz，天线通常为与地面垂直的塔，通过埋在地下的平衡网络馈电。在3MHz30 MHz的HF频段和30MHz300 MHz的VHF频段，典型的天线是中心馈电的偶极子。在更高的频段(如UHF、SHF等)，天线更趋于一个分布系统，包括抛物面天线和孔径天线。通常，天线工作在设计的基频附近一个窄的频段。为了提高天线的窄带性能，常采用各种方法进行调谐，如附加集总阻抗元件，在有源天线近旁附加元源元件，以及把天线排成阵列等。天线构造有如此大的差异，使得我们很难为每一种类型的天线提供一个精确的响应标准(电流和电压波形)。然而，可以采用如图5所示的简单细线垂直偶极子作为近似模型，用它的响应来了解其他更
23、为复杂的天线的响应。当然，这个模型仅适用于电偶极子类型的天线。环型(磁偶极子)天线和孔径天线不适合于用这种简单结构作为模型。对于更复杂的天线，推荐用连续波(CW)照射或强脉冲测试来评估天线的响应。上述连续波与脉冲波的测试方法见IEC61000-4亿30设图5所示的天线接有标称值为50n的负载，这是实际天线工作频段内负载的典型值。天线长度为l，半径为，由这两个参数可以计算出形状参数。二2ln(l/)。这种天线加载电流的谐振带宽因子Q可以近似为Q=/3.6。对非理想天线，参数Q可从天线响应测量结果中推算出。图5所示的天线架设位置附近通常会有其他导电物体，这些物体将改变人射场，使得天线响应与孤立天线
24、不同。例如，天线可以固定在地面上或地面附近，在那里大地的反射场就是天线额外的激励源。同样地，偶极子也可能安装在一根长杆上，长杆及其支座和馈线等的散射场将会改变激励源。G/T 18039.8-20 12/IEC 61000-2-10: 1998 由于天线的形状、大小多种多样，所以在推导标准响应波形时很难把所有这些的可能性都考虑进去。不过，这个问题可以简化，因为对于实际中的许多情形，反射场是在入射场已经激励了天线之后才到达天线。因此，依然可以将人射场的响应规定为天线的全部响应。作这样的简化处理，就将任何散射场的影响都忽略了。为了计算天线的响应，先由式(2)确定谐振基频。式中:c一一光速;fc =-
25、f -2l 1一一偶极子的总长，若是单极子，则是在地平面上高度的两倍。于是，天线的响应由50n负载上的电流表达为:( 2 ) h(t)=kIpe丁.E.sin(2fct) 当t二三0. ( 3 ) 式中，Ip值列于表30归一化因子h按照使得h达到峰值Ip来确定，它依赖于Q和fc的值。在表3中Ip定义为乘积门，其中I为HEMP人射磁场的峰值。在10MHz以下，天线的峰值电流被认为是常数。半径为。L. 500负载+ 几(1)图5长度为1，半径为a的中心接负载的偶极子天线，激励源为早期HEMP场表3电偶极子天线负载电流的峰值与天线主频的关系fjMHz L/m I/A/m l / A Ip/A 150
26、 2000 1-10 15-150 2000 10 15 130 1 950 1 950 100 l. 5 130 195 195 200 o. 75 130 97.5 97.5 200 150/ fc 130 19 500/ fc 19 500/ fc 最大允许值。上述方法对细线垂直偶极子天线给出接近最坏情形的捐合结果(但不计大地反射)，采用曾用于表1的类似方法，还可给出搞合的统计数据。附录C采用计及仰角随覆盖面积变化的方法，给出了爆GB/T 18039.8-20 12/IEC 61000-2-10: 1998 高为100km情况下两种细线天线详细的精合结果。这两种天线分别是:长度为儿的垂直
27、单极子天线(包括地面对HEMP的反射)和长度为lh的水平偶极子天线(不包括地面反射)，都接有50n的负载。垂直单极子天线的搞合结果汇总在表4表6中，而水平偶极子天线的藕合结果汇总在表7表9中。表4垂直单板子天线的HEMP晌应电平Voc单位:kV长度lm1 m 3m 10 m 100 m 严重程度50% 90% 99% 50% 90% 99% 50% 90% 99% 50% 90% 99% 00 13. 6 28.4 33.6 46.5 91. 7 104.6 125.7 232.0 249.0 383.2 470.7 477.1 15。13.1 27.0 32.4 45.1 盆&.5101.1
28、 125.3 226.2 240.5 365. 5 454.0 461. 0 磁30。11. 8 24.3 /29/ 7/0 / 40.5 80.3 90.4 107j2 飞口号215.5 326. 9 406.9 413.1 倾45。9.5 :6:五-32.7 64.9 73.吉$sO 273. 6 332.3 337.3 角60。沙fj。p豆/ 23.3 45.6 52.1 63.5 htL 190.1 234.8 238.4 75。8.6 12.0 23.9 26. 9 33.2 区8121. 6 123.3 90。/ / 守主二二极叫HE叫户单位:kA长度lm1m ，= 3m 二/二/
29、1/O m 100 m 严重程度50% 90% 99% 50% 90% 99% 50% 90% 99% 50% 90% 99% 0。0.06 0.15 0.17 0.23 0.49 0.55 O. 76 1. 31 1. 33 2.37 2. 71 3.53 150 0.06 0.14 0.16 0.23 0.48 0.53 O. 76 1. 26 1. 29 2.28 2.59 3.34 300 0.05 0.13 0.15 0.20 0.43 0.47 0.65 1. 13 1. 15 2.03 2.32 3.00 磁倾角45。0.04 O. 10 0.12 0.16 0.35 0.39
30、0.54 0.92 0.94 1. 69 1. 91 2.51 60。0.03 0.07 0.08 O. 12 0.25 0.27 0.39 0.65 0.67 1. 17 1. 35 1. 79 75。0.02 0.04 0.04 0.06 0.13 0.14 0.20 0.34 0.34 0.61 O. 70 0.91 90。乘50n即为相应的负载电压值。10 GB/T 18039.8-2012/IEC 61000-2-10: 1998 表7水平偶极子天线的HEMP晌应电平Voc单位:kA长度lh1 m 3m 10 m 100 m 严重程度50% 90% 99% 50% 90% 99% 5
31、0% 90% 99% 50% 90% 99% 。0.8 4.0 1l. 5 2.8 13.5 44.0 7.9 37.9 110.4 19.0 99.8 289.1 15。4.9 7.0 13.1 17.1 25. 1 45.8 43.3 68.2 113.3 115.3 162.2 309.1 300 8.9 12.5 15.4 3l. 0 45.6 53.9 8l. 3 128. 1 154.6 21 l. 9 29l. 0 367.3 磁倾角450 12.5 17.6 18.6 43.1 64.1 67.3 112.7 179.7 188.2 293.9 407.4 434. 7 60。
32、15.1 2l. 4 2l. 9 52.5 78.2 79.8 136.2 218. 6 224.0 355.4 495.9 508.0 75。16.8 23.9 24.2 58.3 87.0 88.4 152.2 243. 9 248.6 395.1 552.1 563.6 90。18.0 24.6 25.1 60.0 89.9 9l. 5 159.4 25l. 7 257.2 404.8 573. 1 583.3 表8水平偶极子天线的HEMP晌应电平loc单位:kA长度lh1 m 3m 10 m 100 m 严重程度50% 90% 99% 50% 90% 99% 50% 90% 99% 5
33、0% 90% 99% 00 0.003 0.01 0.04 0.01 0.05 0.15 0.03 o. 16 0.47 0.10 0.53 1. 66 150 0.02 0.02 0.04 0.06 0.09 0.17 0.19 0.27 0.48 0.55 0.81 1. 71 30。0.03 。.040.05 0.11 0.17 0.20 0.35 0.49 0.62 l. 04 l. 36 l. 99 磁倾角45。0.04 0.06 0.06 0.15 0.24 0.25 0.49 0.69 0.73 l. 47 l. 87 2.27 60。0.05 0.07 0.07 o. 18 0
34、.29 0.30 0.59 0.84 0.86 l. 79 2.27 2.52 75。0.05 0.08 0.08 0.20 0.32 0.33 0.65 0.94 O. 96 2.00 2.52 2.65 90。0.05 0.08 0.08 0.21 0.34 0.34 0.67 0.97 0.99 2.06 2.61 2. 69 二表9加载水平偶极子天线的HEMP晌应电平lL* 单位:kA长度lh1m 3m 10 m 100 m 严重程度50% 90% 99% 50% 90% 99% 50% 90% 99% 50% 90% 99% 00 0.002 0.012 0.032 0.008 0.
35、040 0.13 0.028 0.14 0.39 0.078 0.042 l. 26 15。0.014 0.020 0.036 0.050 0.078 o. 14 0.16 0.23 0.40 0.45 0.65 l. 33 300 0.024 0.036 0.044 0.092 0.15 0.17 0.29 0.44 o. 54 0.84 1. 10 l. 58 磁倾角450 0.034 0.050 0.054 0.13 0.20 0.22 0.41 0.61 o. 64 l. 17 1. 51 l. 83 60。0.042 0.062 0.062 0.16 0.25 0.26 0.50 0
36、.74 0.76 1. 44 1. 83 2.05 75。0.046 0.068 0.070 0.17 0.28 0.29 0.55 0.83 0.85 1. 60 2.04 2. 18 900 0.048 0.070 0.072 0.17 0.28 0.30 0.57 0.86 0.88 1. 66 2.10 2.22 乘50n即为相应的负载电压值。5.6 HEMP内部传导环境如前所述，内部传导环境(在建筑物或设备内部)比外部传导环境更难确定。内部传导信号有两种来源z一由外部传导信号贯穿屏蔽层(元论有元进入点防护装置产生的衰减)而来，二由穿透建筑物且对暴露导线发生藕合的HEMP场产生。因为建
37、筑物的电磁屏蔽材料种类繁多，从木质结构到焊接良好的钢板屏蔽室，各种各样，所以对于设备内部电缆和其他导体的搞合很难计算。然而，有可能确定一种简11 G/T 18039.8-2012月EC61000-2-10: 1998 单的方法使我们能够估计内部的瞬变传导信号。解决内导体问题的第一步是要认识到外部瞬变传导信号的漏入是要考虑的主要对象。我们要根据以上得出的传导环境来确定设备进入点防护措施前类型。利用计算数据或测量数据，可以估计透人设备的电流波形。应注意，如果存在非线性装置，很可能需要用IEC61000-4-24规定的方法进行测试，除非确有很高的抑制量。第二步是估计屏蔽层对早期HEMP辐射环境的衰减
38、量(不必计及中期和晚期场，因为这些低频场对设备内部布线紧凑的电缆搞合不大)。定义人为平面波衰减因子(1)1MHz) ，D为所关心的内部电缆长度(m)，B是幅度因子(基于表1中引用的严重程度因子)，于是，内部电缆通用模型电流峰值Ipk可以按式(4)估算. ( 4 ) 作为第二种替代方法，估算HEMP产生的内部传导电部h冽是直接利用巳往收集的三种等级建筑物结构的数据。附录D给忖扫了严重程度分别为50%、90%、99%时，对应于1臣凝土块、胡接金属，浇筑混凝土结构的电流。严重程度为50%时，三种结构的电流峰-峰值分别是l3.7X10 500 74 10 1. 9X10 1500 127 1 3.0X
39、10 4000 75 在对这种搞合问题的研究中，上升时间的估算更为困难。文献A.1J中用列表方式给出了水平极化和垂直极化两种条件下的上升时间(lO%90%)。该计算结果表明，水平极化和垂直极化对应的最小上升时间分别为2.3ns和5.1 ns。仔细检查后发现，这些最小上升时间并不发生在峰电流最大的情况下。因为该文献中没有列出电流波形上升沿的斜率值，所以还需要进一步的计算。对于IEC电场脉冲完全垂直极化的情况，电流导数的最大值2.7X 1011 A/s是在仰角5。时算得到的，其他有关搞合的形状尺寸皆与A.1J相同。这个最大值是从一系列结果中得到的，搞合电流在这个角度达到最大值。当概率定为1%，算出
40、上升时间(lO%90%)的公式为:(0.8) X (4 000 A)/(2. 7 X 1011 A/s) = 1. 2 X 10-8 S 本部分将上升时间定为10nso虽然对概率更大的情况，似乎较长的上升时间将更为适合，但计算结果表明，与50%概率相对应的上升时间为14.4ns。因此为了使差异相对地小一些，表1中的所有情况都选取相同的上升时间。A.2 埋地线的稿合对于埋地的通信线或输电线，尽管近地面的大地电导率有一定的影响，但搞合进的HEMP信号受场的极化和角度影响不是十分显著。对于埋探1m的导线对HEMP(lEC脉冲)响应的计算，大地电导率取10-2S/m, 10-3 S/m、10S/m三种
41、情况。对不同仰角、不同极化所得42组计算结果摘要列于表A.20由表中数据可见，对于两种较低的电导率，表A.2中对两种较低的电导率情况，这些值都约在最接近表1采用的100A (lO -300 A ,10-4-400 A)，这些值都已有10%减弱。对导电率的情况，电流调整为200A，以适用于近地表(较浅埋深)处较高场强。表A.2早期HEMP对埋地导体的辑合电流(h=一1m) 大地电导率./(S/m)极化方式最大短路电流I，oIA10-2 垂直152 10-2 水平148 10-3 垂直332 10-3 水平267 10- 垂直437 10- 水平418 关于所用波形的参数，(lO%90%)上升时间
42、和半峰值宽度由表A.3给出。将表A.3中的不同数值，去平均后，按每种电导率分类列于表A.4中。仰角l600 90。450 90。300 900 GB/T 18039.8-2012月EC61000-2-10: 1998 表A.3早期HEMP对埋地导体辑合的波形参数(h=一1m) 大地电导率./(S/m)极化方式上升时间(lO%90%)脉冲宽度(50%50%)10-2 10-2 10-3 10-3 10- 10- 垂直水平垂直水平垂直-水平上升时间(lO%90%). t, /n 24.6 25.0 28.4 . t,/ns . tpw/ns 26. 734. 7 185355 17.619.5 2
43、63282 25. O29. 2 198398 19. 326. 5 236267 27. O29. 8 309583 27. 429. 3 361458 428 , 给出这些资料后，推荐上升时间选用25ns旬关于脉宽，它随大地电导率的变化更强熙些，故推荐用500 ns(而不是400ns)，以便覆盖低电导主事情况算得的较大的脉宽(见表A.3)。表1正是采用了这些值。飞飞A.3 参考报、/、/ / / A. 1J iap.o式旺，Nicoara，B. and Radasky, W. A. ,Modelling of an E)P r;nducted Enviro-771ent ,IEEE/EME
44、 Trblactionson EMC，Vol.38，N0.3，p.400-413，Aug叫/1996/二、二三;一-兰-:-飞飞/ / / / / J5 GB/T 18039.8-2012月EC61000-2-10: 1998 附录B(资料性附录)关于中期HEMP对长线搞合的讨论表2所列的短路电流数据来自一组(共70个)HEMP对架空线(h=10m)和埋地线(h=-lm)的藕合计算结果。研究中考虑了导体的长度。100)km、仰角(00850)及大地的电导率(102S/m、10-3 S/m、10-4S/m)的不同取值。计算采用与时间相关的传输线分析程序，并且HEMP(lEC)入射中期波形取垂直极
45、化情况。B.1 架空线表B.1列出了长度大于10km情况的峰值短路电流和波形特征参数。表B.1中期HEMP对架空线(h=10 m)藕合形成的短路电流大地电导率峰值电流上升时间(10%-90%)有效脉冲宽度./(S/m) IpdA .t，1s .tpw r. m. sls 10-2 138 60-120 7002 100 10-3 342 25-65 850-2 100 10- 849 30-65 1000-2 100 线长较短时，峰值电流降低，但脉冲特性相近。峰值电流推荐值接近表2中采用的150A、350A、850 A。脉冲特性与提供的数据相近，即上升时间为25S;有效脉冲宽度为2100S(转
46、换为半峰值宽度则为1500S)。B.2 埋地线对于长于1km的埋地线，算得的峰值电流几乎是不变的，仅随大地电导率变化。对短于1km的埋地线，可按长度比例估算其结果。人射仰角从00变化到85。对结果影响小于10%。计算结果列在表B.2中。表B.2中期HEMP对埋地导体辑合时的短路电流(h=一1m) 大地电导率峰值电流上升时间(10%-90%)有效脉冲宽度./(S/m) IpK/A .t，1s tpw r. m. sls 10-2 46 3857 1 800-2 000 10-3 147 40-61 1 900-2 100 10- 431 46-78 1 900-2 100 上述结果可近似为上升时间(10%90%)40问;有效脉冲宽度2100问:峰值分别为50A、150A、450 A。有效脉冲宽度转化为半峰值宽度(假定按双指数衰减)约为1455s或1500问。由于架空线和埋地线的波形特性相似，所以表2只需用一种波形(上升时间为25间，半峰值宽度为1500S)。16 GB/T 18039.8-
