雷电电流的频谱和能量分析

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1、第35卷第3期四JIl电力技术V01．35。No．32012年6月SichuanElectricPowerTechnologyJun．。2012雷电电流的频谱和能量分析程锐，李梅。张新燕(1．新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2．新疆维吾尔自治区计量测试研究院，新疆乌鲁木齐830011)摘要：为了研究风电场中强大电磁干扰源雷电流的基本特性，利用脉冲函数作为2．6／50s雷电流的解析表达式，将其与双指数函数表示的雷电电流进行比较说明其可用性。之后采用傅里叶变换和仿真计算的方法对雷电流的幅频特性以

2、及所含能量进行了研究，得到相应的频谱图和能量分布图。经过分析得到的结论是：雷电流的频率在低频范围之内，能量主要集中在1～10kHz之间，且雷电流脉冲上升越陡频率分量的初始振幅值越小，但是其包含的高频分量却越多。关键词：雷电电流；脉冲函数；频谱；能量分布Abstract：ThecharacteristicsofthepowerfulEMIsource—lightingcurrentaremainlystudied．Firstly，thepulsefunctionisusedastheanalyticalexp

3、ressionofthe2．6／50txslightningcurrent，andthenthisexpressioniscomparedwiththelightingcurrentexpressedbydouble—exponentialfunctionforexplainingitsusability．Secondly，theFouriertransformandsimulationareadoptedtoresearchtheamplitude一~equencycharacteristicandthe

4、energycontentoflightningcurent，andtherelevantspectrumdiagramandtheenergydistributionareobtained．Finally，throughtheanalysis，theconclusionisgottenthatthefre—quencyoflightingcurentbelongstothelow~equeneyranganditsenergymainlyconcentratesbetween1—10kHz．Ifthepu

5、lseoflightningcurrentarisesfaster，theamplitudeof~equencycomponentwillbesmaller，butthemorehigh一~equencycomponentsarecontained．Keywords：lightningcurent；impulsefunction；spectrum；energydistribution中图分类号：TM863文献标志码：A文章编号：1003—6954(2012)03—0o04—03此，就需要对雷电这个强大干扰源

6、进行分析，对其波0前言形参数的确定、频谱和能量分布进行仿真分析确定其研究范围。雷电是自然界中雷云之间或是雷云与大地之间的一种放电现象，其特点是电压很高、上升时间很1雷电电流的脉冲函数表示短、具有很大的危害性。无论是直击雷还是感应雷都会对周边设备产生很强的电磁干扰，从而带来巨大量的实测结果表明，雷电流的波形大致呈现大的破坏和损失。当代对风能的开发利用不断增出单极性的脉冲形状，正(负)极性雷电放电产生的加，风力发电机的安装数量也越来越多。随着风电雷电流具有正(负)极性脉冲波形。为了计算应用机组单机容量的增大，风

7、电机组为捕获更多的风能，方便，在防雷计算中，需要将雷电流波形等值为典风轮直径不断增大，机组离地高度不断增高，再加上型化的可用解析式表达的波形。目前，国际上常用风电机组一般安装在开阔地带或者山顶，其遭受雷的雷电流等值波形有双指数函数模型_3和Heidler击机率也越来越大。并且由于雷电现象的随机性，函数模型j。但是双指数函数在=0时导数最大，无论采取何种措施，也不能完全避免雷击的可能，因与实际情况中电流波形在0时导数为0特征不此风电机组的防雷措施El益受到重视I2J。鉴于相符，不适用于电磁场计算，而Heidl

8、er函数是不可积函数，没有明确的时间积分式，因此也不便于直接基金项目：国家自然科学基金资助项目(51010105064)；新疆自治区用它来进行雷电电磁场的数值计算，故最近有文献科技厅自然基金项目(2011211A012)；新疆大学博士基金项目(BS100122)提出用脉冲函数表示雷电电流的模型能克服以上缺·4·第35卷第3期四川电力技术Vo1．35。No．32012年6月SichuanElectricPowerT