考虑土壤电导率分层时的雷电时域水平场估算方法研究

发布时间：2021-01-07 01:35

　　针对现有的雷电水平场估算方法只适用于土壤电导率均匀分布的情况,为拓宽了已有算法的适用范围,提出了一种适用于多层水平分层的计算方法。首先计算土壤电导率均匀分布时的水平场传播特性,借鉴分析方法,并结合传输线模型理论,分析土壤电导率水平分层时的水平场传播特性,最后利用2D-FDTD技术对本发明提出的计算方法进行进度检验。通过对两种电导率配置下的水平电场波形分析后发现,水平电场波形上升沿部分与上层土壤特性有关,下降沿部分与下层土壤特性有关。若将2D-FDTD的计算结果作为精确解,本文提出的水平场新算法误差基本在9%之内。 

【文章来源】：电瓷避雷器. 2020,(04)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

不同深度(h1)条件下的水平电场波形图

图1 不同深度(h1)条件下的水平电场波形图从图1(a)中可以看出，当电导率σ较小时，有耗大地对地下水平电场的衰减作用较小，若小于2 m，有耗大地对地下水平电场的衰减并不明显。从图1(b)中可以看出，当电导率σ较大时，有耗大地对地下水平电场的衰减作用较大，若大于2 m，有耗大地对地下水平电场较为明显。随着的不断增加，地下水平电场波形的上升沿时间不断增加，波形峰值不断减小，这是由于有耗土壤对场中的高频分量衰减较大。

计算土壤电导率均匀分布时的水平场传播特性。在现实情况中，土壤往往是更为复杂的多层结构。所以在数值模拟中，我们将大地分为n层，第一层土壤的电阻率为ρ1(电导率为σ1)，相对介电常数为εR1，厚度为h1，中间层土壤的电阻率为ρi(电导率为σi)，相对介电常数为εRi，厚度为hi。最底层土壤的电阻率为ρn(电导率为σn)，相对介电常数为εRn，厚度为h为无限大。具体示意图见图2。同上节的分析方法，电磁波在有耗介质中的传播等同于电压波在有耗传输线上的传播，电场和磁场分别对应于电压和电流。所以我们将该土壤结构模拟为相应的传输线模型，示意图见图3。

【参考文献】：
期刊论文
[1]10 kV配电线路感应雷过电压特性及影响因素[J]. 李海涛,胡元潮,安韵竹,咸日常,李勋,姜志鹏.  水电能源科学. 2017(06)
[2]改进的Agrawal多导传输线路感应雷过电压计算与防护研究[J]. 向保林,孔祥海,任涛,张宏艳.  电瓷避雷器. 2017(01)
[3]10kV架空绝缘导线的防雷仿真研究[J]. 韦钰,王培元,陈宇晨.  电瓷避雷器. 2013(05)
[4]架空配电线路感应雷过电压仿真分析[J]. 刘金亮,杨彩梅,林国华.  电瓷避雷器. 2012(04)
[5]雷电回击模型的研究[J]. 于纪雷,田杨萌,田彩霞,郑永红.  北京信息科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[6]配电线路感应雷过电压计算[J]. 李琳,齐秀君.  高电压技术. 2011(05)
[7]雷电回击模型在雷电电磁场计算中的应用分析[J]. 蒋宝忠,滕欢.  四川电力技术. 2010(02)



本文编号：2961634