雷电直击建筑物时瞬态电磁效应的建模与分析
发布时间：2021-11-04 14:10
针对由雷电直击建筑物时引发的电磁效应和过电压干扰问题,本课题利用快速的计算方法和高效的运行程序设计了一种对建筑物防雷网络框架中的电磁现象和感应电动势进行计算建模分析的策略,为建筑防雷设计施工提供了新的思路。本课题首先根据实际的建筑物防雷系统设计模拟出两类完整合理的防雷网络框架模型,根据输电线网络方程将整个框架等效成一个电网络,使用国际标准中的电容电阻电感相关公式计算出网络上节点导纳矩阵的各项参数。然后根据防雷规范中定义的雷电流参数,选取合适的冲击电流表达式模拟出打在防雷网络框架上的雷电流波形,在频域内对雷电冲击电流进行求解,利用节点导纳矩阵计算出各个网络节点的频域电压值,之后将电压值转换为时域形式,利用等效输电线模型,计算出各分支导体上的时域电流,这样便得到了防雷网络框架上的电流电压分布特性。其次再根据电流分布特性利用将差分法和解析法进行结合的半解析法对防雷网络内部的电磁场大小和空间分布进行计算模拟,对整体网络框架和任意平面进行了磁场的仿真,利用电磁感应定律和微元法在时域和空间域模拟出网络内部任一回路感应电动势的大小,在程序编写上使用了快捷的向量平面投影法,加快了程序运行的效率。为验证...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 雷电的形成与危害
1.3 课题研究的目的和意义
1.4 国内外研究现状
1.4.1 国内外雷电瞬态电磁响应的研究进展
1.4.2 国内外雷电预测与防护措施的进展
1.5 课题的主要内容和结构
2 雷击建筑物时的模型构建
2.1 雷击电流的选择
2.1.1 雷击电流波形的模拟
2.1.2 雷击电流参数的设置
2.2 建筑物防雷网络模型的设计
2.2.1 防雷网络架构的构造模拟
2.2.2 防雷网络架构的参数设置
2.3 防雷网络节点导纳矩阵的计算
2.3.1 防雷网络各分支电阻值R的计算
2.3.2 防雷网络各分支等效电感L和电容C的计算
2.3.3 单个分支导纳矩阵的等效模型及计算方法
2.3.4 针对模型中非接地节点的求解方式
2.3.5 针对模型中接地节点的求解方式
2.4 本章小结
3 建筑物防雷网络各支路电流的求解策略
3.1 防雷网络各支路电流的求解方法
3.3.1 求解精度的分析
3.3.2 求解效率的分析
3.2 网络框架各分支电流的计算结果
3.3 本章小结
4 建筑物防雷网络内部磁场分布的求解策略
4.1 防雷网络内部磁场的求解理论探究
4.2 磁场求解方法的可行性分析
4.2.1 计算精度的分析
4.2.2 计算效率的分析
4.3 防雷网络内部磁场的仿真结果
4.3.1 整体防雷网络的分析
4.3.2 单个平面防雷网络的分析
4.4 计算程序的实现分析
4.5 本章小结
5 建筑防雷网络内部任意回路感应电动势的求解
5.1 感应电动势形成的理论背景
5.2 网络内任意回路感应电动势的求解过程
5.3 室内任意回路感应电动势的仿真结果
5.4 建筑物防雷网络电流电压磁场计算流程
5.5 本章小结
6 建筑防雷网络瞬态电磁效应的影响因素分析
6.1 影响因素参数方案的定义
6.2 不同参数方案下电磁效应计算结果
6.2.1 冲击电流波形参数的影响
6.2.2 网络架构防雷材质的影响
6.2.3 防雷网络接地阻值的影响
6.2.4 网络架构导体直径的影响
6.2.5 避雷针安装点的影响
6.3 计算结果在实际防雷工程中的应用建议
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 论文工作总结
7.2 相关技术的发展展望
7.3 有待进一步研究的工作
参考文献
附录A
附录B
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]建筑物内部雷电防护技术方案设计[J]. 高少杰. 电工技术. 2018(20)
[2]北京市闪电定位数据与人工观测雷暴日关系研究[J]. 霍沛东,马海鹏,李京校,李如箭,朴文. 中国农学通报. 2018(20)
[3]雷击埋地电缆暂态过电压计算[J]. 沙立成,刘辉,李涛. 电瓷避雷器. 2018(03)
[4]基于古建筑物雷击事故分析的防雷设计和施工要点[J]. 朴文,马海鹏. 科技资讯. 2018(06)
[5]架空输电线路雷电监测及雷击杆塔设计[J]. 邓勇根,饶玉凡. 通讯世界. 2017(15)
[6]基于Matlab软件研究法拉第笼在防雷技术中的应用[J]. 任恒,龚家军,王琼,吕蓓蓓. 陕西气象. 2017(03)
[7]《雷电防护》与《建筑物防雷设计规范》等国标的比较[J]. 薛文安. 建筑电气. 2017(04)
[8]建筑物防雷设计中相关问题探讨[J]. 徐书璋. 现代建筑电气. 2017(03)
[9]通信电源设备的雷电过电压防护[J]. 陈周天,张春旺,刘欣贺,刘宏宇. 通讯世界. 2016(21)
[10]智能建筑的几种有效防雷接地技术措施[J]. 李承昊. 科技资讯. 2016(10)
博士论文
[1]直击雷条件下桁架桥梁防雷系统模型的建立及相关效应研究[D]. 张岩.河北工业大学 2015
[2]地面建筑物防雷系统中雷电效应研究[D]. 盛财旺.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]建筑综合体防雷系统的工程设计[D]. 栾鑫.南京邮电大学 2018
[2]雷击下杆塔电位分布及变电站雷电侵入波的研究[D]. 徐志鸿.华北电力大学（河北） 2006
本文编号：3475887
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 雷电的形成与危害
1.3 课题研究的目的和意义
1.4 国内外研究现状
1.4.1 国内外雷电瞬态电磁响应的研究进展
1.4.2 国内外雷电预测与防护措施的进展
1.5 课题的主要内容和结构
2 雷击建筑物时的模型构建
2.1 雷击电流的选择
2.1.1 雷击电流波形的模拟
2.1.2 雷击电流参数的设置
2.2 建筑物防雷网络模型的设计
2.2.1 防雷网络架构的构造模拟
2.2.2 防雷网络架构的参数设置
2.3 防雷网络节点导纳矩阵的计算
2.3.1 防雷网络各分支电阻值R的计算
2.3.2 防雷网络各分支等效电感L和电容C的计算
2.3.3 单个分支导纳矩阵的等效模型及计算方法
2.3.4 针对模型中非接地节点的求解方式
2.3.5 针对模型中接地节点的求解方式
2.4 本章小结
3 建筑物防雷网络各支路电流的求解策略
3.1 防雷网络各支路电流的求解方法
3.3.1 求解精度的分析
3.3.2 求解效率的分析
3.2 网络框架各分支电流的计算结果
3.3 本章小结
4 建筑物防雷网络内部磁场分布的求解策略
4.1 防雷网络内部磁场的求解理论探究
4.2 磁场求解方法的可行性分析
4.2.1 计算精度的分析
4.2.2 计算效率的分析
4.3 防雷网络内部磁场的仿真结果
4.3.1 整体防雷网络的分析
4.3.2 单个平面防雷网络的分析
4.4 计算程序的实现分析
4.5 本章小结
5 建筑防雷网络内部任意回路感应电动势的求解
5.1 感应电动势形成的理论背景
5.2 网络内任意回路感应电动势的求解过程
5.3 室内任意回路感应电动势的仿真结果
5.4 建筑物防雷网络电流电压磁场计算流程
5.5 本章小结
6 建筑防雷网络瞬态电磁效应的影响因素分析
6.1 影响因素参数方案的定义
6.2 不同参数方案下电磁效应计算结果
6.2.1 冲击电流波形参数的影响
6.2.2 网络架构防雷材质的影响
6.2.3 防雷网络接地阻值的影响
6.2.4 网络架构导体直径的影响
6.2.5 避雷针安装点的影响
6.3 计算结果在实际防雷工程中的应用建议
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 论文工作总结
7.2 相关技术的发展展望
7.3 有待进一步研究的工作
参考文献
附录A
附录B
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]建筑物内部雷电防护技术方案设计[J]. 高少杰. 电工技术. 2018(20)
[2]北京市闪电定位数据与人工观测雷暴日关系研究[J]. 霍沛东,马海鹏,李京校,李如箭,朴文. 中国农学通报. 2018(20)
[3]雷击埋地电缆暂态过电压计算[J]. 沙立成,刘辉,李涛. 电瓷避雷器. 2018(03)
[4]基于古建筑物雷击事故分析的防雷设计和施工要点[J]. 朴文,马海鹏. 科技资讯. 2018(06)
[5]架空输电线路雷电监测及雷击杆塔设计[J]. 邓勇根,饶玉凡. 通讯世界. 2017(15)
[6]基于Matlab软件研究法拉第笼在防雷技术中的应用[J]. 任恒,龚家军,王琼,吕蓓蓓. 陕西气象. 2017(03)
[7]《雷电防护》与《建筑物防雷设计规范》等国标的比较[J]. 薛文安. 建筑电气. 2017(04)
[8]建筑物防雷设计中相关问题探讨[J]. 徐书璋. 现代建筑电气. 2017(03)
[9]通信电源设备的雷电过电压防护[J]. 陈周天,张春旺,刘欣贺,刘宏宇. 通讯世界. 2016(21)
[10]智能建筑的几种有效防雷接地技术措施[J]. 李承昊. 科技资讯. 2016(10)
博士论文
[1]直击雷条件下桁架桥梁防雷系统模型的建立及相关效应研究[D]. 张岩.河北工业大学 2015
[2]地面建筑物防雷系统中雷电效应研究[D]. 盛财旺.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]建筑综合体防雷系统的工程设计[D]. 栾鑫.南京邮电大学 2018
[2]雷击下杆塔电位分布及变电站雷电侵入波的研究[D]. 徐志鸿.华北电力大学（河北） 2006
本文编号：3475887
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3475887.html
