地表近区雷电回击电磁场的计算与特征分析

为了揭示雷电回击电磁场导数与回击通道底部电流导数之间的内在联系,基于传输线(TL)模型从理论上对地表近区雷电回击电磁场导数和回击通道底部电流导数进行了研究。用偶极子法精确计算电磁场的结果表明,在距离雷电回击通道50m范围内,电场导数的波形与回击通道底部电流导数的波形基本符合;在距离雷电回击通道200m范围内,磁场导数的波形与回击通道底部电流导数的波形基本符合。由此可得出结论:近区回击电磁场导数的波形与雷电回击通道底部电流导数的波形近似。     

雷电回击通道电流影响因子仿真分析

雷电回击模型是雷电电磁场研究领域的重要环节,为了能够更深层次的研究雷电电磁场,着重介绍了雷电回击模型中的工程模型,并结合目前电磁兼容领域应用最广泛的通道电流随高度变化呈指数衰减（MTLE）,选取Heidler函数为雷电回击通道底部电流波形,运用MATLAB进行仿真分析,改变模型中的参数,观察仿真波形,总结MTLE模型的特点及雷电回击通道电流的影响因子,有助于雷电防护事业的进一步探讨。     

基于DU模型雷电回击电磁场的计算

基于 DU模型计算雷电回击电磁场时 ,用电晕电流和击穿电流拆分雷电回击通道标准电流 ,合理选取此二电流放电时间常数能较好地再现雷电回击测量场的 4个特征     

雷电回击模型在雷电电磁场计算中的应用分析

雷电回击模型是研究分析雷电产生电磁场特性的重要环节,介绍了雷电回击模型的假设条件、分类方法以及常用模型构建的物理思想和数学表达式,分析了两类模型的内在联系、几种雷电回击电流波形曲线和DU模型中部分参数对电磁场计算的影响,并为今后雷电回击模型的研究建立提出了建议。     

通道宽度对线路通道雷电多重回击特性统计的影响

为解决线路通道雷电多重回击参数统计时的走廊宽度选择问题,以±800 kV宾金线浙江段为对象,在2.5 km, 5 km, 7.5 km和10 km走廊半径下开展多重雷回击参数统计分析,分析走廊宽度对多重雷后续回击次数、各次后续回击电流幅值、后续回击间隔、回击整体持续时间等参数的影响,并对多重雷回击参数统计时的线路走廊宽度选择进行了讨论。统计结果表明,线路走廊半径对多重雷持续时间、后续回击时间间隔统计结果影响较小;走廊半径为2.5 km和5 km时统计得到的平均后续回击次数、多重雷占比大于半径为7.5 km和10 km的情况;半径为2.5 km时,统计所得8～10次后续回击中回击强度大于1的比例偏少;综合考虑半径对回击次数和回击强度统计结果的影响,建议采用5km走廊半径开展多重雷参数统计。     

回击参数对闪电电磁场的影响

基于 MTL L 闪电回击模型研究了不同回击速度和回击通道高度对不同场区的回击电磁场的影响。结果表明 ,通道高度在 (1～几十 ) km的范围内时对地面电磁场影响比较小 ,而回击速度对电磁场的影响比较明显。     

基于分布式串联电感雷电回击电磁模型的电流分布及辐射电磁场研究

雷电通道模型被广泛用于低电离层的瞬态光学发射、雷电高能辐射、地球电磁环境以及雷电与各种对象的相互作用的研究中,以确定电磁辐射源。雷电回击电磁模型采用麦克斯韦尔方程组进行全波求解,计算结果具有自洽性。本文对基于串联分布式电感雷电回击模型进行了研究,采用时域有限差分法(FDTD)获得通道中电流的时空分布,通过偶极子法计算相应的辐射电磁场。计算结果表明,分布电感值在2~10μH/m范围时,雷电流传播速度在c/3~2c/3范围之间;分布电感值越大,则雷电流传播速度越小,近区的辐射电场强度越高,同时其电场强度随距离的衰减也越剧烈;辐射磁场对分布电感值变化不敏感。     

用击穿电流和电晕电流表示雷电回击标准电流

为准确计算雷电回击的电磁场 ,用击穿电流和电晕电流来拆分 IC标准雷电回击电流。前者用一种新型脉冲函数表示 ,后者用双指数函数表示。分别拆分拟合了标准中雷电首次回击和后续回击通道基电流。所得结果误差 <3%。     

绝缘子污秽放电泄漏电流的多重分形特征研究

泄漏电流信号中含有丰富的体现绝缘子污秽放电发展的特征量。论文在反复实验研究的基础上,利用分形理论提取了绝缘子污秽放电发展过程中泄漏电流的多重分形特征,分析了4种污秽度及不同污秽放电发展区段中多重分形特征量的变化规律:得出不同污秽度下广义分形维数减小速度不同,多重分形谱的谱宽随污秽度的增大而增大;不同污秽放电区段多重分形谱的形状和谱宽差异明显;结果表明:泄漏电流波形的广义分形维数和多重分形谱宽能有效预测污秽放电的发展趋势,为污闪预警提供了一种新方法。     

雷电定位系统反演地闪回击电流的准确度受回击速度取值的影响

目前国内外广域雷电定位系统在反演地闪回击电流时,一般设定回击速度为1×108 m/s至2×108 m/s之间的某一固定值,该文探讨了这种取值方式对回击电流反演准确度的影响.首先,介绍了利用雷电定位系统反演地闪回击电流的方法,分析了地闪回击速度对雷电定位系统反演回击电流的重要影响.其次,基于Lundholm等人提出的负极...     

计及多脉冲回击电流及电晕电流效应的输电线路耦合雷电过电压特性

目前在输电线路耦合雷电过电压的理论计算研究工作中,大多均考虑单一回击电流源的情况,忽视了现实中闪电主要以多脉冲的形态存在居多,忽略了导线电晕放电效应对过电压抑制作用的影响。因此,对双Heidler回击电流源进行改进,建立一次放电过程包含3个峰值电流的多脉冲电流源,并对单脉冲作用下电晕放电模型进行优化,使其满足多脉冲作用下电晕放电效应,同时采用leap-frog算法对Maxwell方程组进行二阶高精度差分,提高其模型的稳定性。研究结果表明：单脉冲作用下所计算出的过电压峰值与IEEE标准结果相对误差仅为2.11%,同时多脉冲使线路耦合过电压峰值较单脉冲抬升17.08%;电晕效应抑制了多脉冲作用下输电线路过电压峰值7.29%;与雷击点较远相位导线耦合的过电压峰值与离雷击点最近相线过电压相差17.5%。研究结论能够为输电线路差异化防雷设计提供更加精确的理论支撑。     

风机回击电磁场波形特征及辐射增强效应研究

雷电对风电机组安全运行造成严重威胁。基于雷电回击工程模型,结合偶极子辐射理论,建立了风机回击电磁场计算模型,仿真分析了风机回击电磁场波形特征及电场强度变化规律。相比平地雷击,风机雷击的回击电磁场波形明显不同:存在明显的初始尖峰,且达到初始峰值后迅速衰减,波形存在震荡。目前雷电定位系统不能正确识别此类波形,将高估回击电流峰值,以50 km处垂直电场为例,预计雷电定位系统反演的回击电流可能为实际的3倍以上。计算不同距离处的静电场、感应场和辐射场分量后,发现电场增强的原因在于辐射场分量的明显增强;对电场增强效应的细致分析表明此效应对回击工程模型不敏感,说明辐射增强主要是由于回击电流波在风机本体上传播和反射叠加导致的;电磁场增强效应随观察点距离增加逐渐增强并趋于稳定,在目前我国风机普遍100～200 m高度情况下,电磁场增强可能达到3倍。此研究结论对指导风电机组的雷击防护,提升风电场区域地闪监测水平具有重要参考价值。     

通道高度对斜向通道雷电电磁场影响研究

由于雷电的突发性和瞬时性,导致其产生的强电磁脉冲场难以直接测量,给雷电电磁场的研究带来了很大的难度。将斜向通道电流微元分解为垂直和平行于大地的分量,利用脉冲函数表示通道底部电流并结合雷电电磁场的TL模型,根据偶极子法求解Maxwell方程组,得到斜向通道电磁场的解析表达式;基于斜向通道模型,研究了雷电通道高度对不同场区地表回击电磁场的影响。结果表明,通道高度对电磁场的影响随着水平距离的增加而增加,在回击电流达到通道顶部之前,电磁场波形基本完全重合。     

阻性终端对雷电电流的影响

以VDTC(Yariable Discharge Time Constant—变化的放电时间常数雷电回击摸型)雷电通道模型为基础，衍生出仿真雷电通道的等效电路，由此电路仿真出相应的雷电电流放形，此波形与原始雷电流波形特征参数较吻合；利用此等效电路进行仿真计算，探讨阻性终端对雷电电流的影响。研究结果表明，阻性终端对雷电电流具有一定的抑制作用。     

雷电电磁场的空间分布

基于传输线 (TL )闪电回击模型计算了闪电回击产生的空间电磁场 ,根据计算结果总结了闪电电磁脉冲(L EMP)的空间分布规律     

海-陆混合路径对雷电电磁场传播的影响

利用Barrick等效表面阻抗法和Wait近似算法等研究了粗糙海-陆混合路径对雷电电磁场传播的影响。结果表明,当雷电发生在海面,电磁辐射场沿海-陆混合路径传播时,即使在陆地部分的传播长度仅为几十米,对2MHz以上甚高频的衰减也不容忽视,陆地部分对电磁场传播的影响远远大于海面。因此,利用海面对雷电电磁波谱进行测量,需要考虑海-陆混合路径传播的影响。如果关注的频率超过10MHz,还需要考虑海浪的影响。     

高压绝缘子泄漏电流的分形特征

在电网电压等级的提高和各类污染的加剧,绝缘子污闪事故日益严重的情况下,通过有关特征量提取来实现绝缘子表面状态的监测是预防污闪、提高电网可靠性的关键。为此,以分形理论为基础研究了高压污秽绝缘子泄漏电流的盒维数、功率谱维数和小波分维数。应用不同算法提取了高压绝缘子闪络过程中泄漏电流的分形特征。研究结果表明,小波分维数比之盒维数和功率谱维数能够更好的表征泄漏电流信号中的电弧放电信息,并为绝缘子的污闪判别提供了有效的特征量。     

多重分形在小电流接地系统单相接地故障选线中的应用

利用多重分形理论对经消弧线圈接地小电流系统单相接地故障母线处的零序电流波形分析,通过比较反映信号几何结构特征的多重分形谱,来区别故障线路与正常线路.研究结果表明,该方法能够反映信号整体特征,可靠性高,抗干扰能力强.     

多重分形在小电流接地系统单相接地故障选线中的应用

系统阐述了多重分形和多重分形谱的小波局部极大模计算方法,提出了利用多重分形谱对线路的零序电流进行分析,根据谱图进行判断故障线路的新方法.采用PSCAD/EMTDC4.02软件建立一35kV配电线路模型进行仿真,仿真结果表明多重分形谱可以很好地反映故障电流信号的几何特征和奇异性,这为小电流接地系统单相接地故障选线提供了一种有效的方法,且该方法计算简单,可靠性高.     

多重分形在小电流接地系统单相接地故障选线中的应用

系统阐述了多重分形和多重分形谱的小波局部极大模计算方法,提出了利用多重分形谱对线路的零序电流进行分析,根据谱图进行判断故障线路的新方法。采用PSCAD/EMTDC4.02软件建立一35kV配电线路模型进行仿真,仿真结果表明多重分形谱可以很好地反映故障电流信号的几何特征和奇异性,这为小电流接地系统单相接地故障选线提供了一种有效的方法,且该方法计算简单,可靠性高。