雷电回击模型在雷电电磁场计算中的应用分析

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1、第33卷第2期四川电力技术Vo1．33．No．22010年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．。2010雷电回击模型在雷电电磁场计算中的应用分析蒋宝忠。滕欢(四川大学电气信息学院，四川成都610065)摘要：雷电回击模型是研究分析雷电产生电磁场特性的重要环节，介绍了雷电回击模型的假设条件、分类方法以及常用模型构建的物理思想和数学表达式，分析了两类模型的内在联系、几种雷电回击电流波形曲线和DU模型中部分参数对电磁场计算的影响，并为今后雷电回击模型的研究建立提出了

2、建议。关键词：雷电；回击；模型；通道；电磁场Abstract：Thelightningreturnstrokemodelisveryimportantforstudyingandanalyzingthecharacteristicsoflightningelectro—magneticfields．Theassumptionandclassifyingmethodsoflightningreturnstrokemodelsareintroducedaswellasthemathe·matical

3、expressionofcommonlyusedmodels．Theintrinsiclinkbetweentwotypesofmodels，severalcurrentwaveformcuITeoflightingreturnstrokeandtheimpactofsomeparametersofDUmodelonthecalculationoflightningelectromagneticfieldsareallanalyzed．Furthermore，thesuggestionsonre

4、searchoflightningretumstrokemodelsareputforward．Keywords：lighming；returnstroke；model；channel；electromagneticfield中图分类号：TM854文献标志码：A文章编号：1003—6954(2010)02—0038—04体；⑤回击高度低于回击波前。0引言1．2雷电回击模型的分类及数学表达式自1941年BG模型出现以后，相继出现了各种随着智能电网在中国的推广，以特高压电网为骨工程模型，这些模型具有

5、不同的特点和应用范围，总干网架的逐步形成，雷电等自然灾害对高压架空输电的来说主要分为两大类，即传输线(TL)类型和传输线路的侵害概率也大大增加，输电线路和电气设备受电流源(TCS)类型，每类中的各种雷击模型都在各自雷电直接或间接效应的威胁严重，其危害越来越引起领域内不断地发展。人们的重视。为了保护电气设施，提升电网的综合防1．2．1传输线(TransmissionLine)类型护能力，国内外学者加大了对雷电电磁辐射场特性的传输线模型的基本思想是将雷电回击电流看作研究。雷电回击模型一直是进行雷电理

6、论研究的重是在放电通道的底部注入了一个特定的基电流，该电要环节，对精确分析雷电产生的电磁辐射场具有重要流沿着通道向上传播，形成回击电流⋯。意义。自20世纪4O年代Bruce和Golde首次提出雷(1)BG模型：BG模型是1941年由Bruce和电回击模型以来，在雷电研究者的不断探索下，现对Golde提出。该模型是最简单的一种工程模型，认为雷电回击模型的研究及其在电磁场计算中的应用已通道电流与通道高度无关，在回击过程中，当回击高取得较大的进步。度低于回击波前时，即通道中电流一致。回击波上方通道中电

7、流为0。设在t时刻，高度处的回击电流1雷电回击模型的发展与现状为i(z，t)，基点电流为i(0，t)，为回击波前传播速度，则回击通道电流表达式为1．1建立雷电回击模型的假设条件i(z，)：(0，t)Zvt(1)工程应用中大多数雷电回击电流模型是在下列电流幅值变化规律与基点电流模型选取有关。条件下建立的：①雷电回击电流模型多是针对第一回该模型也存在一定的局限性，它假设回击通道内各点击建立，因为雷电第一回击是引起雷电过电压的主要电流一致，不随高度和时间变化，那么就要求=∞，原因；②雷电回击通道是垂直

8、于地面的理想化传输这显然与实际雷电回击情况不符合。线；③不考虑放电通道分支；④大地是理想的平面导(2)TL模型：TL模型是由Uman和Mclain提·38·第33卷第2期四川电力技术Vo1．33，No．22010年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．．2010出。该模型考虑了通道高度对电流的影响，但没有考i(，t)=IIoexp(一z"／A)tt(5)虑基电流在传播过程中的失真和衰减，认为回击过程J，是先导从地面以电流脉冲形式传递到云端。t时刻z{exp[一(