基于FDTD法的雷电电磁场及感应过电压计算分析

发布时间：2021-09-01 02:00

　　雷电是威胁架空线路安全的重要因素,输电线路防雷工程的设计实施需要以对雷电感应过电压特性的理论为前提,为此,需要深入探讨复杂地表情况下雷电回击产生的电磁场,以及输电线路雷电感应过电压的求解方法。目前,雷电电磁场计算中普遍采用的频域近似算法,在精度和适用范围上具有一定局限性,且对于考虑非均匀电参数土壤情况下架空线路雷电感应过电压的算法与理论研究相对较少。针对以上问题,本文取得了如下研究成果：（1）建立了三维直角坐标下求解雷电回击通道周围电磁场的时域有限差分（FDTD,Finite-Difference Time-Domain）算法,对于非均匀地表的雷电电磁场计算具有良好精度。利用该算法对比检验Coory-Rubstein近似算法的推广公式得到：Delfino时域算法得到的水平电场负峰值误差随土壤电导率的减小而变大,不适用于求解土壤电导率较差（如0.001S/m）且距闪电通道1km以上的水平电场；Shoory算法在上层土壤电导率较大的情况下具有更好的精度；Zhang算法在闪击距离1km范围内具有良好精度,但该算法存在“角度问题”,即仅适用于传播路径垂直于土壤分界面的情形,故C-R推广公式不适... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

沿y轴方向铺设的架空线路模型的周围电磁场分量

第三章“场-线” 一体化雷电感应过电压数值计算方法 图3.10给出了各耍素在三维FDTD算法模拟空间中的模型示意图，计算空间大小为1000X1750X900 m3，以5 x 5x 5 m3三维方形网格作剖分。为了保证回击电流在讨论时间内不在通道顶端发生反射，模型中设置雷电回击通道高度为H=700 rn,设架空线与雷屯通道之间的距离为^架空线高度和长度分别为/2和/，线路半径为a，线路两端阻抗匹配，匹配阻抗值由式（3.12)决定。采用2.1.3节所述PML吸收边界来实现开域电磁过程。为满足Courant稳定性条件，根据空间步长c/s = 5 m ,选取计算时间步长为A/ = 5 ns。Z =幕 ⑴2)其中= 和C’= 丨分别是架空线路单位长度的电感和电容。In a ln(2/7/a)

丨3-DFDTD数值模拟可视化平面图


本文编号：3376057