雷电电磁场对架空线路耦合过电压的模拟研究

摘要

鉴于目前对自然闪电的难以近距离观测,故专为针对架空线路雷击耦合过电压的测量比较困难,所以理论模式进行模拟计算可以从一定程度上来反应实际的物理特性.本文通过对地闪回击通道周围电磁场及其对架空线路耦合过电压完整过程的特征进行了详细的研究,这对于架空线路的防雷具有重要的指导意义.论文首先采用指数衰减传输线型工程回击模式(MTLE)模拟分析了回击通道周围电磁场的分布特征,然后运用以Agrawal模型为基础的场—线耦合程序对架空线路感应过电压进行了数值计算,并将模拟计算结果与人工引雷实验结果进行比较,所得线路过电压的计算结果与实验数据基本相符.模拟结果表明地闪回击电场的垂直分量和水平分量都应考虑到场—线耦合机制中,回击电场幅值随观测距离和高度的变化特征相应的影响架空线路感应过电压的分布特征;回击通道基电流波形的陡度同时影响到架空线路感应过电压的幅值和陡度,而电流幅值只影响感应过电压的幅值;当观测距离较近时(50m),架空线路上感应过电压幅值与电流回击速度呈反相关;随着观测距离的增加,架空线路上感应过电压波形上升沿时间增加、幅值减小;此外,架空线路感应过电压幅值随线路高度和接地电阻的增加而增大,与线路长度和直径的变化无关.