復(fù)雜地表下雷電電磁環(huán)境及架空輸電線感應(yīng)過電壓模擬研究.pdf

1、目錄婦IllAbstractIV第一章緒論11.1研究背景和研究意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1關(guān)于雷電通道周圍電磁場的研究21.2.2關(guān)于架空線雷電感應(yīng)過電壓的耦合研究41.3本文的研究內(nèi)容及主要的工作7第二章復(fù)雜地表對雷電通道周圍電磁環(huán)境的影響82.1雷電電磁場沿地表傳播算法簡介82.2回?fù)裟Ｐ瓦x取92.2.1工程模型102.2.2雷電流函數(shù)112.3粗糙地表對雷電電磁場的影響122.3.1改進(jìn)的二

2、維分形海面模型122.3.2二維分形布朗運(yùn)動(dòng)（fBm)模型142.3.3粗糙模型等效表面阻抗152.3.4模擬結(jié)果分析152.3.4.1粗糙陸地對電磁場影響152.3.4.2海陸交接地形對電磁場影響162.4地表濕度引起的電參數(shù)變化對雷電電磁場影響182.4.1濕度引起的地表電參數(shù)變化模型192.4.2濕度對土壤電參數(shù)影響分析212.4.2.1濕度對土壤電導(dǎo)率的影響212.4.2.2濕度對土壤電容率的影響212.4

3、.3模擬結(jié)果分析222.4.3.1地表電參數(shù)變化對雷電回?fù)羲诫妶龅挠绊扄?32.4.3.2地表電參數(shù)變化對雷電回?fù)舸怪彪妶龅挠绊扄?52.4.3.3地表電參數(shù)變化對雷電回?fù)舸艌龅挠绊扄?72.5本章小結(jié)28第三章雷電感應(yīng)過電壓在架空線上耦合算法293.1外電磁場與傳輸線耦合原理293.1.1感應(yīng)電壓293.1.2感應(yīng)電流313.2時(shí)域有限差分方法333.2.1FDTD簡介333.2.2FDTD基本方法及在電磁場計(jì)算

4、中應(yīng)用34摘要雷電電磁脈沖對如今社會(huì)中各類電子設(shè)備、通訊系統(tǒng)及電力系統(tǒng)的危害越來越大。因此，了解雷電電磁場脈沖在空間的傳播特性及其在輸電線上的耦合問題對目前的雷電防護(hù)工作具有重要的理論和實(shí)現(xiàn)價(jià)值。首先，文章研究了復(fù)雜地表下雷電回?fù)綦姶艌龅膫鞑ヌ匦裕罁?jù)二維分形粗糙模型討論了光滑和粗糙地表對回?fù)綦姶艌龅挠绊?，并根?jù)Scott提出的土壤模型討論了土壤濕度引起的電參數(shù)變化對^電回?fù)綦姶艌龅挠绊憽Ｈ缓?，利用時(shí)域有限差分法（FDTD)和傳輸線的

5、藕合模型，討論了理想地表情況及地面電導(dǎo)率垂直和水平分層情況下，雷電回?fù)綦姶艌鲈趥鬏斁€路上的感應(yīng)過電壓特性。本文研究取得如下結(jié)果：(1)當(dāng)雷電水平電場沿粗糙陸地表面?zhèn)鞑r(shí)，電場受地表面的粗糙程度影響很大，且隨著粗糙度的增加，水平電場開始階段的負(fù)峰值變小；而沿海陸交接復(fù)雜地表傳播時(shí)，水平電場受陸地部分粗糙度影響比較明顯而受海浪起伏影響很小。(2)電磁場沿土壤濕度為0.2%和10%的地表傳播時(shí)，土壤濕度為0.2%時(shí)對電磁場的影響更加明顯，

6、尤其是回?fù)羲诫妶觯浔憩F(xiàn)主要是水平電場的峰值與濕度成反比；而土壤濕度由0.2%增加到10%時(shí)，垂直電場和水平磁場的上升沿時(shí)間減小，對垂直電場和磁場的峰值影響不太明顯。(3)地表理想情況下，架空線上感應(yīng)過電壓值隨著雷電回?fù)羲俣取⒓芸站€高度的增加而增加，隨架空線距雷擊點(diǎn)的距離的增加而減?。焕纂娀?fù)裟Ｐ偷淖兓瘜Ω袘?yīng)過電壓的峰值影響不大，主要影響電壓波形的上下沿時(shí)間，即對其衰減快慢有影響。(4)電導(dǎo)率垂直分層情況時(shí)，感應(yīng)過電壓值受電導(dǎo)率較