一個多世紀(jì)以來，架空線已經(jīng)成為在各電壓等級下傳輸電能的最常用技術(shù)，尤其是在最高電壓等級下。然而近年來，在丹麥、日本和英國等國的輸電網(wǎng)中，高壓交流電纜的數(shù)量和長度都有所增加。與此同時，以高壓交流電纜與陸地相連的離岸風(fēng)電場的建設(shè)也呈指數(shù)級增長。
隨著高壓交流電纜數(shù)量的增加，與其運(yùn)行相關(guān)的電磁現(xiàn)象，尤其是電磁暫態(tài)方面的研究興趣也在增加。自電力系統(tǒng)誕生以來，人們便開始了對于暫態(tài)現(xiàn)象的研究。最初僅局限于較為基本的現(xiàn)象開展分析。但是，隨著計(jì)算工具變得更加強(qiáng)大，分析開始擴(kuò)大到更為復(fù)雜的現(xiàn)象。
電磁瞬變并非新現(xiàn)象，許多文獻(xiàn)都涉及了這方面的內(nèi)容，至今仍在使用的經(jīng)典著作如格林伍德的《電力系統(tǒng)中的電瞬態(tài)》，已經(jīng)出版超過40年。然而，大多數(shù)文獻(xiàn)往往忽略了高壓交流電纜。這不難理解，因?yàn)殚L距離高壓交流電纜在此前并不常見。
《電力電纜中的電磁暫態(tài)》旨在闡明使用高壓交流電纜運(yùn)行于電力網(wǎng)絡(luò)時可能發(fā)生的一些瞬態(tài)現(xiàn)象�！峨娏﹄娎|中的電磁暫態(tài)》是作為教材編寫的，試圖對不同的現(xiàn)象進(jìn)行全面的解釋，并著重描述不同的場景。作者認(rèn)為，這種方法可以幫助讀者更好地理解物理原理，并能在處理有關(guān)高壓交流電纜的不同情況時對其開展相應(yīng)分析。
《電力電纜中的電磁暫態(tài)》未涉及的一項(xiàng)重要主題是測量協(xié)議/方法。在電纜上進(jìn)行測量時所使用的協(xié)議取決于測量的對象、可用的設(shè)備和可訪問性。我們建議對此方面有興趣的讀者在博士學(xué)位與學(xué)術(shù)論文中搜索相關(guān)信息。
這本書不僅為學(xué)生而寫，也能夠幫助該領(lǐng)域的工程師了解他們所面臨的問題及挑戰(zhàn)，或者學(xué)習(xí)建立仿真模型。
第1章組件描述說明了電纜的幾個層面及其功能，解釋了如何計(jì)算電纜的不同電參數(shù)，如電阻、電感、電容，以及如何使用這些值計(jì)算正序和零序阻抗，包括如何調(diào)整這些數(shù)據(jù)值以獲得更準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。
本章介紹了通常用于電纜屏蔽層的不同連接結(jié)構(gòu)（兩端連接和交叉互聯(lián)），還介紹了用于估算不同類型環(huán)境中電纜最大電流的方法，即熱計(jì)算。
本章結(jié)尾介紹了并聯(lián)電抗器。它能就地消耗電纜產(chǎn)生的無功功率，因而是電纜網(wǎng)絡(luò)中的一個重要構(gòu)成部分。
第2章簡單開關(guān)暫態(tài)回顧了拉普拉斯變換原理，并用它來研究簡單的開關(guān)暫態(tài)以及交流和直流電源的RC-RL-RLC負(fù)載。
換言之，本章演示了如何進(jìn)行簡單系統(tǒng)的分析。這些原理將在后面的章節(jié)中用于研究更復(fù)雜的場景。
第3章行波和模態(tài)域回顧了電報方程，以及如何計(jì)算電纜在不同頻率下的回路、串聯(lián)阻抗矩陣和并聯(lián)導(dǎo)納矩陣。
本章還介紹了電纜的不同模態(tài)，如何計(jì)算其阻抗和速度，以及它們的頻率依賴性。在電纜暫態(tài)的研究中，模態(tài)理論知識至關(guān)重要。的確，在許多情況下，我們用軟件進(jìn)行仿真，讀者可能會覺得只有設(shè)計(jì)軟件的人才需要知道如何使用模態(tài)理論。然而，要理解某些現(xiàn)象需要對該理論有最低限度的了解。因此，本書提供了關(guān)于這一主題的詳細(xì)解釋。本章最后還研究了不同連接結(jié)構(gòu)電纜的頻譜。
第4章暫態(tài)現(xiàn)象描述了高壓交流電纜中可能發(fā)生的幾種電磁現(xiàn)象。本章首先解釋了雙端連接和交叉互連情況下單根電纜的供電，展示了不同場景下的波形，并演示了如何使用模態(tài)理論來解釋暫態(tài)波形；然后介紹了其他現(xiàn)象，如并聯(lián)電纜供電、缺零、瞬態(tài)恢復(fù)電壓和重燃。然后考慮了混合電纜架空線，并且演示了在某些結(jié)構(gòu)下的過電壓可能相當(dāng)高，以及連接結(jié)構(gòu)對過電壓幅度的影響。；分析了高容性的電纜與高感性的變壓器之間的相互作用，并解釋了一些可能的諧振及鐵磁諧振場景。最后研究了電纜短路。由于屏蔽層回流的存在，這與架空線短路完全不同。屏蔽層的不同連接結(jié)構(gòu)亦會影響短路電流的大小和瞬態(tài)恢復(fù)電壓的大小。
第5章系統(tǒng)建模與諧波首先提出了一種方法，可在供電/重燃仿真中決定建立多少網(wǎng)絡(luò)模型，也指出了該方法的可能限制。接著分析了由于電纜電容較大而具有較低諧振頻率的電纜網(wǎng)絡(luò)頻譜，并提出了一種可在繪制網(wǎng)絡(luò)頻譜時節(jié)省時間的技術(shù)。本章的結(jié)尾提出了一項(xiàng)研究線路絕緣配合的系統(tǒng)方法，以及研究不同類型暫變的建模要求，包括了設(shè)備的建模深度和建模細(xì)節(jié)，附以分步通用示范。