雷電對(duì)建筑物和輸電線路的電磁影響研究.pdf

1、雷電是自然界頻繁發(fā)生的一種電磁現(xiàn)象，會(huì)造成電力能源供應(yīng)中斷、設(shè)備損害及人身傷害等各類安全事故，防雷和減少雷電產(chǎn)生的災(zāi)害是人類的長(zhǎng)期奮斗目標(biāo)。雷電對(duì)處于其通道近區(qū)的建筑物和輸電線路安全產(chǎn)生較大威脅，但目前雷電通道近區(qū)電磁場(chǎng)分布規(guī)律的研究還剛剛起步，缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。
　　論文在中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(14MS90)“雷電電磁騷擾對(duì)建筑物和輸電線路的影響研究”的資助下，重點(diǎn)開(kāi)展了雷電對(duì)建筑物和輸電線路的電磁影響研究，主

2、要內(nèi)容如下。
　　建立了雷電先導(dǎo)模型、雷電基底電流模型和雷電回?fù)裟Ｐ汀７治隽死纂姲l(fā)生發(fā)展過(guò)程的物理機(jī)制，利用雷電通道的半徑、速度、電流、電荷等來(lái)描述雷電通道的特性。雷電先導(dǎo)模型將雷暴云、雷電先導(dǎo)通道和大地視為電準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，雷電基底電流模型利用修正的Heilder函數(shù)表示，雷電回?fù)裟Ｐ蛯⒗妆┰?、雷電通道和大地視為磁?zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)。
　　提出了雷電通道近區(qū)電磁場(chǎng)計(jì)算方法。在先導(dǎo)發(fā)展階段，近區(qū)電場(chǎng)由雷暴云中的電荷、雷電通道中的電荷和大

3、地上的感應(yīng)電荷共同產(chǎn)生。在回?fù)暨^(guò)程中，近區(qū)電場(chǎng)由雷暴云、雷電通道中的剩余電荷和回?fù)綦娏鞴餐a(chǎn)生，近區(qū)磁場(chǎng)由回?fù)綦娏鳟a(chǎn)生?；诮⒌睦纂娡ǖ滥Ｐ?，推導(dǎo)了在先導(dǎo)發(fā)展階段和回?fù)暨^(guò)程中，將大地視為完純導(dǎo)體和有損媒質(zhì)情況下，雷電通道近區(qū)電磁場(chǎng)的表達(dá)式。通過(guò)與人工引雷試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了所提近區(qū)電磁場(chǎng)計(jì)算方法的有效性。
　　建立了雷電保護(hù)系統(tǒng)的傳輸線等效電路模型，計(jì)算了雷電直擊建筑物時(shí)雷電保護(hù)系統(tǒng)導(dǎo)體上的瞬態(tài)電流分布。依據(jù)雷電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特

4、征和雷電流頻譜特點(diǎn)，采用傳輸線模型對(duì)雷電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行建模，考慮了雷電通道和雷電保護(hù)系統(tǒng)之間的電磁耦合。對(duì)離散復(fù)鏡像法進(jìn)行改進(jìn)，提取索末菲積分中核函數(shù)的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)項(xiàng)和表面波的貢獻(xiàn)，大大提高了計(jì)算效率。通過(guò)與國(guó)際雷電研究與測(cè)試中心在佛羅里達(dá)州進(jìn)行的雷擊建筑物試驗(yàn)電流進(jìn)行比較，證明了方法的有效性。
　　建立了建筑物雷電保護(hù)系統(tǒng)的部分元等效電路模型，利用分布參數(shù)電路對(duì)雷電回?fù)敉ǖ肋M(jìn)行建模，雷電通道與建筑物雷電保護(hù)系統(tǒng)的電磁耦合用部分互感表示，

5、計(jì)算了雷電直擊建筑物時(shí)雷電保護(hù)系統(tǒng)上的雷電流瞬態(tài)分布，并與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行比較，證明了方法的有效性。根據(jù)雷電保護(hù)系統(tǒng)導(dǎo)體數(shù)目較大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種可用于復(fù)雜多導(dǎo)體系統(tǒng)部分電感快速計(jì)算的高效計(jì)算程序。
　　提出山區(qū)輸電線路保護(hù)角的修正計(jì)算方法。通過(guò)數(shù)字高程模型提取線路走廊坡度、坡向等微地形數(shù)據(jù)，推導(dǎo)了不同地形條件下的修正保護(hù)角計(jì)算方法，量化分析了坡向和坡度對(duì)雷擊跳閘率的影響，將地形因素對(duì)繞擊跳閘率的影響統(tǒng)一歸結(jié)到修正保護(hù)角中;研究了一套