Многочисленные исследования показали [7, 36], что линии связи при грозовых разрядах в основном подвержены электрическому влиянию. Поэтому третьим слагаемым в (3.29) можно пренебречь как величиной второго порядка малости по сравнению с первыми двумя слагаемыми, и в результате

(3.30)

In (2 -2 In (4 ЙЯ/гцр r J

Выражение (3.30) может быть использовано в .качестве исходного для дальнейших расчетов волновых процессов в линиях, например, скак это было показано .в разд. 3.1.2.

Прямые удары молнии в линию связи. В том случае, когда разряд грозового облака формируется в области линии связи на расстоянии трех-четырех подвесов провода ад землей, он действует иепосредственнов линию свяЗИ.

Разряд молнии на провод линии идентичен включению в месте удара сопротивления, равного половине волнового сопротивления провода Zb.j,/2 (параллельное соединение волновых сопротивлений отрезков линии справа и слева от .места удара). Так как волновое сопротивление проводов воздушных линий лежит в пределах 300... 400 Ом, а волновое сопротивление канала молнии составляет в среднем 200 Ом [36], то нетрудно определить, что напряжение в месте удара молнии

пР=/мгв.л/4л; 100/ (3.31)

и повторяет по форме ток молнии.

При средних значениях токов молнии (20 кА) амплитуда напряжения в линиях связи при прямых ударах молний в них может достигать 2 MB и приводить к перекрытиям .с л.иний связи на опоры, землю и разрушению их изоляции.

Электромагнитное влияние грозовых разрядов в дальней зоне. Рассмотрим теорию электромагнитного влияния полей грозового разряда в дальней (волновой) зоне излучения источника на электрически длинную линию связи, расположенную над поверхностью земли на высоте h и имеющую длину I (рис. 3.18). Будем предполагать, что земля имеет конечную проводимость аз, ее свойства однородны, изотропны и не зависят от формы МЭМП грозового разряда. Волна электромагнитного поля падает на поверхность земли в направлении, определяемом углом возвышения -ф и азимутальным углом ф. Рассмотрим два характерных случая электромагнитного воздействия - горизонтально- и вертикально-поляризованных электромагнитных волн на воздушную линию связи, нагруженную в начале и конце на сопротивления Zi и Z2.

Наводка на линию связи является следствием суммарного воздействия электрического и магнитного полей падающей волны и тангенциального электрического поля, появляющегося на поверхности земли ввиду ее конечной проводимости. При этом проводящие свойства земли оказывают влияние не только на формирование тангенциального электрического поля .на ее поверхности, но

Направление распространения падающей электромаамитнои волны

Рис. 3.18. К определению электромагнитного влияния грозовых разрядов в дальней зоне излучения на воздушную линию связи

И на амплитудно-временные характеристики электрических и магнитных полей, воздействующих непосредственно на линию, вследствие их отражения на границе воздух - земля.

При падении электромагнитной волны под некоторым углом к линии связи в первую очередь подвергается ©оздействию нагрузка Zi, а затем, по мере того, как волна перемещается слева направо (см. рис. 3.18), возбуждаются последовательно остальные участки линии.

На элементе длины линии связи dx

Zj-Ё,

(3.32)

где Zj, - полное сопротивление линии связи вблизи земли на единицу ее длины; Уд - комплексная проводимость линии связи на единицу длины; U и / - соответственно комплексные значения напряжения и тока iB линии; -суммарное значение продольной ЗДС, индуцируемой на отрезках аЬ и cd контура при внешнем электромагнитном воздействии; Ij -суммарное значение тока проводимости на единицу высоты подвеса линии в рассматривае-мом контуре.

Реакция воздушной линии связи рассчитывается исходя из условия распространения вдоль линии волны электромагнитного поля я взаимодействия ее компонент с линией и проводящей поверхностью земли.

Для несимметричной линии параметры [см, (3.2) - (3.5)]

£х (х) = ехр (-/ Ki X) + ехр (-/ Ki х) + ехр (-/ Ki х).

{х) = Je ехр (-JKiX).

(3.33) ;(3.34J

Если линия связи не имеет гальванической связи с землей через сопротивления нагрузки, как это бывает, например, в случаях воздействия МЭМП на часть протяженной линии связи, то

Л (х) = Je ехр (-/ Ki л:) + Л ехр (-; Ki л;). (3.35J

Для определения параметров, входящих в (3.33) и (3.34), воспользуемся теорией взаимодействия электромагнитных волн с землей при их распространении над ее проводящей поверхностью [17]. Тогда выражения для комплексных амплитуд компонент, входящих в (3.33), (3.34), при условии достаточно хорошей проводимости земли для вертикально-поляризованной электромагнитной волны имеют вид

Ё=Е (/ со) (1-/?в) sin я]) cos ф;

Ёг = Е (j со) Vj СОбо/Оз {R + 1) С05ф ;

Ё=Е {j ш) / со У Во Ро {Rb + 1) cos ф ; - Je = E (jа) Yh{R+I) cosp; E a w) YJi{R,+I) cos , a при горизонтальной поляризации

4=£(/ш)(1-Лг) 8Шф;

= £ (/ со) К/шбо/Оз {R + 1) sin ip sin ф ; Ё=Е (/со) /со Уво Но fi {Rr+ 1) sin ij3 sin ф ;

Je-=0;

J = E{ja)Y h{R+l) sin of;

где К1 = ксо$фсо$ф; .к=со]/роео--постоянная распространения электромагнитных волн в свободном пространстве; £(/со)-напряженность электрического поля падающей волны; Rb и Rr - модули коэффициентов отражения на границе воздух - земля соответственно при вертикальной и горизонтальной поляризации электромагнитных волн.

Напряжение и ток, наведенные в воздушной линии связи длиной / с нагрузками, равными ее волновому сопротивлению 2в, в соответствии (3.32) определяются выражениями

t/ (х) = Л ехр {-JKiX)-[{A + Bz)/2] ехр {-у х)-

-l{A-Bz,)/2] ехр [-/Ki/-Тл Ц-х)] ; (3.36J

1{х) = В ехр (- / Ki X) - [{А + В 2в)/2 zj ехр (-Тл х) +

+ [{A-Bz,)/2z,] ехр [-/к1-ул (1-х)], (3.37)]

где ул= К2лУл -постоянная распространения волны вдоль воздушной линии, для которой земля служит обратным проводом.