几种闪电回击模型

介绍了 5种闪电回击模型 ,并在指定通道底部电流情况下对其进行了分析、比较。在这些模型的基础上 ,当设定底部电流波形时 ,可计算通道中的电流和电荷的分布以及由其产生的电磁场。     

人工引发闪电和自然闪电回击电流波形的对比分析

对2005年夏季在山东引雷实验中获得的一次传统人工引发闪电1μs时间分辨率的电流资料进行了分析。整个电流持续时间约1120ms,包含10次回击过程,时间间隔为18~210ms,平均为87ms;回击电流峰值的几何平均值为11.9kA,变化范围为6.6~21.0kA。通过人工引发闪电和自然闪电的对比分析,发现传统人工引发闪电的回击电流峰值(10~17kA)与自然闪电的继后回击(12~18kA)基本一致;空中人工引发闪电的首次回击(也有作者称为"小回击过程")电流峰值(24~37kA)略小于自然闪电的首次回击(30~45kA);不同地区下行自然闪电回击电流峰值存在最大约50%的差异;上行自然闪电回击电流峰值(8~10kA)小于其他类型的回击。     

回击参数对闪电电磁场的影响

基于 MTL L 闪电回击模型研究了不同回击速度和回击通道高度对不同场区的回击电磁场的影响。结果表明 ,通道高度在 (1～几十 ) km的范围内时对地面电磁场影响比较小 ,而回击速度对电磁场的影响比较明显。     

“先导－回击模型”与人工触发闪电特征参数计算

在关于地闪通道的“先导模型”和“回击模型”基础上,建立了“先导—回击模型”,并利用该模型对2005年8月2日3次人工触发闪电中观测到的12次直窜先导和继后回击过程的慢电场变化资料进行了闪电通道特征参量的计算。计算结果发现：3次人工触发闪电的高度分别在8．68、4．48和10．59km；直窜先导过程的电荷线密度范围为49．3～130．05μC/m；先导发展平均速度范围为0．23×10~7～1．48×10~7 m/s；先导平均电流范围为0．14～1．87kA；先导通道电压范围为7．94～20．33MV；继后回击中和的电荷量范围为0．16～1．21C；继后回击过程的回击平均速度范围为2．61×10~7～11．86×10~7m/s；回击平均电流范围为1．56～12．59kA。分析表明,“先导—回击模型”降低了对观测点站数和观测环境的要求,同时对通道具有较强的计算能力。     

地表近场LEMP与回击电流的近似性

由于闪电近区电磁场的瞬时性和高强度的特点,致使其不易测试,其波形也难以捕捉。为了对闪电近场电磁波进行模拟,从理论上对雷电电磁脉冲(LEMP)的地表近区波形和回击通道底部电流的波形进行了探索。用解析方法近似推导近区LEMP的表达式得出,近区LEMP波形与回击通道底部电流波形近似;用偶极子法精确计算近区LEMP的结果表明,在100 m以内磁场波形与近似计算结果基本吻合,在50 m以内,电场波形与近似计算结果基本吻合。计算结果验证了解析推导近似的可行性,证明<50 m的地表近区,LEMP场波形与回击通道底部电流波形相似。这为闪电地表近场电磁波的模拟提供了理论依据。     

雷电回击模型在雷电电磁场计算中的应用分析

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建议。     

基于多脉冲回击电流模型的输电线路耦合过电压研究

在常规的输电线路耦合雷电过电压研究工作中,通常只考虑回击电流只有一个脉冲的情况,而实际观测试验显示回击电流呈多个脉冲峰值逐渐削减变化,因此采用ATP-EMTP电磁仿真软件构建三个脉冲回击电流模型,研究导线耦合过电压变化趋势.研究表明,第一个脉冲作用下计算结果与国标结果相对误差为7.06％,验证所构建的算法的准确性,其次雷击点与架空输电线路距离在一定范围内,三个脉冲作用下导线耦合过电压差异性较大,随着雷击点与线路距离增加,过电压差异性相对较小.     

火箭触发闪电的回击电流及电场特征分析

2019年夏季在广州开展了火箭引雷试验，成功地触发了14次闪电，总回击(RS)数达74次，平均回击数为5.3次，单次闪电的最大回击数为14次。该文对火箭引雷的回击电流及不同距离电场波形特征进行了分析。回击的间隔时间、峰值电流、10%～90%上升时间、半峰值宽度、1 ms转移电荷和1 ms作用积分的几何平均值分别为38.45 ms、12.38 kA、0.25μs、8.31μs、0.68C和2.12×10³A²·s，回击电流的转移电荷量和作用积分量均与回击峰值电流呈幂函数相关性。回击的先导电场强度峰值和回击电场强度峰值会随距离的增大而减小，而电场的10%～90%上升时间和半峰值宽度会随距离的增大而增大。回击电场强度峰值会随距离的增大而呈现出幂函数减小，且峰值电流与不同距离的先导电场强度峰值和回击电场峰值均呈现一定线性相关，距离越大，其线性拟合关系越好。     

多接地点闪电的梯级先导与回击过程的研究

利用成像率为1000幅/s的高速数字化摄像系统和电场变化仪,对在一次回击过程中具有多个接地分支的闪电(MGPF)进行了研究。结果表明:MGPF回击前的梯级先导由包含2~4个脉冲的脉冲束组成,脉冲束间的时间间隔平均值约为26μs,脉冲间的时间间隔平均值约为5μs;广东MGPF回击过程中和的电荷量约为4.5C,青海的约为11C;广东MGPF发生比例为16.7%,青海的为17.6%;一次回击的多个接地分支多发生在首次回击。通过分析发现,MGPF的形成与闪电的梯级先导、连接过程等有重要关系。闪电在一次回击过程中具有多个接地分支对雷电防护方法和设计的改进提出了更高的要求。     

地表近区雷电回击电磁场的计算与特征分析

为了揭示雷电回击电磁场导数与回击通道底部电流导数之间的内在联系,基于传输线(TL)模型从理论上对地表近区雷电回击电磁场导数和回击通道底部电流导数进行了研究。用偶极子法精确计算电磁场的结果表明,在距离雷电回击通道50m范围内,电场导数的波形与回击通道底部电流导数的波形基本符合;在距离雷电回击通道200m范围内,磁场导数的波形与回击通道底部电流导数的波形基本符合。由此可得出结论:近区回击电磁场导数的波形与雷电回击通道底部电流导数的波形近似。     

回击过程中具有多个接地通道闪电的研究

根据广东顺德与青海大通地区2002年夏季多次雷暴过程中地闪的电场和光学资料,研究了一次回击过程中具有多个接地点的闪电(MGPF)和产生、影响MGPF的因素。结果表明:1)广东371次地闪中MGPF有62次(约16.7%);青海119次地闪中MGPF有21次(约17.6%)。2)广东与青海MGPF的相邻接地点间的时间间隔分布分别为20~342μs和8~172μs。3)随着回击次数的增加,闪电在回击过程中具有多个接地点的几率降低。4)广东与青海MGPF的回击前梯级先导速度无量级差异。闪电在一次回击过程具有多个接地通道,因而对地面设施将产生更大的危害,这对雷电防护设计和改进提出了更高的要求。     

Estimation of Lightning Current and Return Stroke Velocity Profile Using Measured Electromagnetic Fields

To evaluate lightning current using measured electromagnetic fields, an inverse procedure algorithm is proposed in this article, where the variation of return velocity stroke velocity is considered as opposed to previous methods where the velocity is set at a constant value. The proposed algorithm considers all electromagnetic fields components directly in the time domain without needing to apply any extra conversions. Moreover, it can support the wide range of current models based on the general form of engineering current models. The proposed method is validated using a sample of triggered lightning data and measured electromagnetic fields at two stations with different distances from the lightning channel. The results illustrate that the proposed method could estimate the behavior of current along the channel and can thus be used for preparing a data bank to record lightning current parameters of a wide range of lightning occurrences based on measured fields.     

基于斜向放电通道的地表雷电电磁场特性分析

为保护敏感设备免受雷电电磁脉冲场的危害并选择合适的防护措施,需要确定斜向放电通道下雷电回击电磁场的场强以及分布规律。为此,将雷电斜向放电通道的电流微元分解为垂直和平行于大地的分量。利用脉冲函数表示通道底部电流,结合回击电磁场的传输线模型,根据偶极子法求解Maxwell方程组,得到了斜向通道在空间产生电场与磁场的解析表达式。进而研究了通道倾斜程度对不同场区地表回击电磁场的影响以及回击电磁场随观测点位置的变化规律。结果表明:地表电场比磁场更易受到通道倾斜程度和观测点位置的影响,且地表电磁场强度波形峰值在近场、中间场和远场均随斜向通道与地面夹角的增大而减小,在远场和中间场随斜向通道与地面观测点之间方位夹角的增大而减小。     

新型雷电通道模型简介

介绍了一种改进型雷击模型，它既兼有雷击本身的特点，又具有相对简洁的的数学基础。模型对于特定的雷电通道底部电流，采用了双时间常数，取得了比单时间常数更好的拟合效果。     

直接雷击时建筑物避雷系统中的雷电流响应

讨论直接雷击时建筑物避雷系统中雷电流的分布特性 ,介绍避雷系统中雷电流响应的计算机数字模拟方法及其试验校核 ,并通过典型算例对避雷系统中雷电流的分布特性进行了调查 ,文中最后给出了关于避雷系统中雷电流分布特性的几点初步结论。     

有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响

为研究有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响规律,运用Cooray-Rubinstein计算方法对湿地、干地和沙地等不同土壤类型电导率下雷电电磁场传播特征进行了数值模拟,得出随着电导率的减小,回击电磁场波形上升沿时间明显增加,因此电导率对场强峰值到达时差法的闪电定位误差影响较大;通过波前时间和观测距离拟合...     

线路杆塔对雷电流分布和浪涌响应的影响

为解决现有回击模型在架空线路防雷性能计算时与实际情况分歧极大的问题,首先根据传统回击模型考虑线路杆塔与雷击通道以及杆塔与大地之间的反射,分析了杆塔对其电流分布及浪涌响应的影响,然后通过实例计算雷击电力杆塔雷击电流分布及其浪涌响应,总结出雷击通道回击模型以及杆塔电流分布的变化。分析表明,输电线路杆塔高度越高杆塔顶部浪涌响应越大,而杆塔波阻抗越小杆塔中入射雷电流越小,且最终相应地影响输电线路防雷性能。