1.目的及意义

1.1天线末端温升问题简述

长波通信（long-wave communication）是利用波长长于1000米（频率低于300KHz）的电磁波进行的无线电通信，亦称低频通信。它可细分为在长波（波长10～1000米），甚长波（10km～100km），超长波（1000km～10000km） 和极长波（1～10万公里）波段的通信。长波波段通信也称低频（LF）通信。长波指波长范围为1～10km（频率为30～300kHz）的电磁波。长波主要用地波形式传播。天波虽可由电离层反射，传播较远，但电离层吸收强，且低层参数变化大，极不稳定，只会导致干涉和衰落；地波传播主要与大地的导电率有关，传播比较稳定，在陆地一般传播距离为几十到几百公里，当天波、地波同时存在时会产生干涉现象。地波在海面上传播时，海水导电率高，衰减较小，传播距离比陆地要远的多，可达数百到数千公里。在频段高端（150～300kHz），大气噪声较小，天线效率较高，可通电话和电报，被广泛用于海上通信，有的国家也用于广播。长波具有穿透岩石和土壤的能力，也用于地下通信，在频段低端（30～60kHZ），电磁波能穿透一定深度的海水，可以用于对水下舰艇的通信；但因频带窄，只能通电报或低速数据，频率为100kHz的电磁波，被用于传播罗兰C导航信号、标准时间和标准频率的信号。

目前，我国对于大功率长波通信主要采用气球升举的方式。正常工作状态下，大功率长波通信系统的天线顶部末端处于高场强、高频率（相对于工频而言）环境，可能出现因介质损耗造成的介质发热现象，严重时可能会因温度过高导致天线损伤甚至断裂的情况。因此研究天线缆绳末端的介质损耗以及计算由此所产生的温升意义重大

气球天线缆绳一般工作于大电流、高电压，一般馈电电压为几十上百千伏（受限于电晕），馈电电流一般最高为100A（受限于大电流引起的馈电发热。因为天线的高容抗，所以天线末端的电压要比输入电压高很多，此处电场极强，而电流几乎为零，工作频率也远远高于工频，所以天线缆绳末端的电损耗所引起的温升计算和仿真是很有必要的。

1.2研究背景

温度过高往往会对天线、电缆的绝缘造成很大的危害。电缆产生发热现象后，如不找到原因及时排除故障，电缆继续连续通电运行后将产生绝缘热击穿现象，造成电缆发生相间短路跳闸现象，严重的可能引起火灾。

聚氯乙烯(PVC)是我国电缆、天线主要采用的绝缘材料，是以线芯温度70度为上限考虑的，表面温度会低5～10度。所以天线表面温度在60度以下基本是安全的，从电源维护考虑，当然是温度越低越好。天线在运行中发热一般有如下几个原因：

1. 天线导体电阻不符合要求，造成电缆在运行中产生发热现象。

2. 天线选择型不当，造成使用的电缆的导体截面过小，运行中产生过载现象，长时间使用后，天线的发热和散热不平衡造成产生发热现象。

   3、天线安装时排列过于密集，通风散热效果不好，或天线靠近其他热源太近，影响了天线的正常散热，也有可能造成天线在运行中产生发热现象。

   4、接头制造技术不好，压接不紧密，造成接头处接触电阻过大，也会造成电缆产生发热现象。

   5、天线相间绝缘性能不好，造成绝缘电阻较小，运行中也会产生发热现象。

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