回击速度对雷电电磁场近似关系的影响

为了探索雷电回击通道底部电流与回击电磁场之间的关系,基于TL模型在近场区和远场区对雷电电磁场近似表达式进行了推导,在此基础上研究了回击速度对底部电流和雷电电磁场之间近似性的影响。研究结果表明:在近场区电磁场与底部电流之间的差异主要集中在峰值部分,而在远场区二者之间的差异主要集中在峰值过后的下降沿部分,但无论在近场区还是远场区,二者之间的偏差均会随着回击速度的增大而减小,当回击速度接近光速时,二者波形几乎完全重合。在v=c时基于不同的电磁场成分对电磁场与底部电流之间的关系进行了推导,结果显示当v=c时近场近似与远场近似将统一为一个相同的表达式,且此表达式在推导过程中不存在任何近似,进一步证明了当v=c时,无论在近场区还是远场区地表电磁场波形与底部电流波形完全一致。

雷电定位系统反演地闪回击电流的准确度受回击速度取值的影响

目前国内外广域雷电定位系统在反演地闪回击电流时,一般设定回击速度为1×10^(8) m/s至2×10^(8) m/s之间的某一固定值,该文探讨了这种取值方式对回击电流反演准确度的影响。首先,介绍了利用雷电定位系统反演地闪回击电流的方法,分析了地闪回击速度对雷电定位系统反演回击电流的重要影响。其次,基于Lundholm等人提出的负极性回击电流与回击速度之间的关系式,分析了对于负极性首次回击,25 kA以下回击电流可能被低估,160 kA以上回击电流可能被高估;对于负极性后续回击,5 kA以下回击电流可能被低估,32 kA以上回击电流可能被高估。然后,回顾和总结了4种回击(负极性首次回击、负极性后续回击、正极性首次回击和正极性后续回击)的速度观测结果,认为在雷电定位系统中有必要区别对待各种类型的回击来进行回击电流的反演。最后,从个例角度比较了中国电网雷电地闪定位系统反演回击电流与人工引雷和输电铁塔实测回击电流;基于2012—2019年在武汉获取的大样本数据,对比了系统反演回击电流的累积概率分布曲线和IEEE推荐的曲线。结果表明,总体上中国电网雷电定位系统可以较好反演地闪回击电流,对于负地闪后续回击可能存在一定程度高估,这可能与系统设置的回击速度比实际偏小有关。

云—地闪电地面水平电场在不同回击速度和地电参数时的波形特性

针对地闪电磁脉冲计算在广域和高精度方面存在的难题,采用非均匀网格划分技术对均匀网格时域有限差分法进行改进,所提出的非均匀网格时域有限差分法适合广域地闪电磁脉冲计算.计算了100 km以内的地闪地面水平电场(E r),揭示了E r随回击距离变化所体现的波形变化规律.同时分析了大地电导率(σ)和回击速度(v)对该距离内E r的影响.结果表明:E r在2km内呈单极性脉冲,500m内在首次脉冲后出现过零现象且距离越远该现象越明显,50~100km内呈双极性连续脉冲;E r的脉冲幅值、半峰值宽度、脉冲宽度、过零幅度均随σ增大而减小,σ≤2.5×10-3 S/m时尤为明显;v对E r的影响随距离增大明显增强,100m以外的脉冲幅值和10km以外的过零幅度随v增大有明显提高.

雷电回击速度非单调变化对电场波形的影响分析

针对回击速度的非单调变化,采用回击通道分段的思想,建立了速度非单调变化条件下的回击工程模型,并检验了该模型的有效性与准确性.基于变速度的回击工程模型,分析了回击速度非单调变化对电场的影响,发现回击速度主要通过影响电场辐射场分量来改变回击电场波形,并导致回击电场出现次峰现象.文中还分析了回击速度的不同变化趋势对电场波形的影响和速度峰值所在高度不同时电场的变化规律.结果表明:当速度峰值所对应高度不变的情况下,回击速度增长越快,电场曲线次峰的上升段越陡;速度衰减越慢,次峰之后的凹陷程度越不明显;速度峰值所在高度越低,电场次峰出现越早,表明回击速度的变化对回击波形的精细结构有显著影响.通过建立变速度的回击工程模型,可加强对电场波形精细结构的理解与认识.

地闪通道底部回击速度的频变特性分析

回击通道的光学观测对于研究回击发展过程和物理机制、完善工程回击模型都具有重要的意义。采用雷电发展过程高速光学观测系统(LiPOS)测量了人工引雷中距离通道底部21 m至309 m的一组通道发光波形,基于系统辨识的输出误差(OE)模型建立了回击向上传播过程光辐射脉冲间的传递函数,获得了1 kHz~1 MHz频段内群速度和相速度曲线。时域分析表明,通道辐射光脉冲波形前沿上升时间由靠近底部的1.1μs变化为309 m高度处的1.84μs,色散特性是其变化的重要原因。频域分析表明,OE模型能够有效抑制测量噪声的影响、获得清晰的分析曲线,100 kHz以下低频段内群速度呈显著的非单调变化,500 kHz以上区域群速度稳定在58%光速左右。将分析结果与相关文献的研究进行了对比和讨论。研究结果对于定量评价回击电流传播色散特性具有重要参考价值。

传输线模式与地闪回击电流速度

本文通过分析闪电通道中电离气体的宏观特性,提出闪电回击通道中电流的传输速度近似地等于光速的观点。认为回击锋面只是电流通过后被加速离子间的碰撞所引起的发光及电子雪崩区域的前沿,用光学方法测量的回击速度是其前沿的推进速度。由此出发,并考虑到镜像法的局限性,对闪电回击模式进行了某些改进。由新模式所计算的电场波形及峰值更接近于实际测量结果;其高频段的近似公式可以很好说明Fieux(1978),Djebari(1981)在法国及Weidman(1986)在美国所进行的人工触发闪电实验中测到的电场峰值与电流峰值的关系。

闪电回击的视在发展速度及其修正计算

通常将通过闪电光学观测得到的回击光学发展速度等同于回击电流发展速度,报道结果显示,回击速度沿闪电通道从下往上发展逐渐减小。本文指出闪电回击发展存在径向路径光学传输路径差效应,观测得到的回击发展速度与真实速度存在差异,定义了视在回击速度,研究了光学观测点在地面以及地面以上等情况下视在回击速度的变化特性,发现视在回击速度沿闪电通道从下往上逐渐减小且与真实速度的偏差随真实速度的增加而增大,提出了考虑光学传输径向路径差效应的回击光学发展速度的计算方法。

雷电回击参数对回击电磁场计算的影响研究

基于BG,TL,MTLL,MTLE和TCS5种模型,研究了雷电回击通道高度、回击速度和大地电容率对雷电回击电磁场的影响。计算中5种模型采用相同的通道基电流波形,通过计算总结了几种参数对回击电磁场的影响。

雷电回击对建构筑物内部设备危害的研究

本文首先利用Umen提出的雷电电磁脉冲场的天线模型得出了雷电回击电流与雷电放电通道底部电流的关系,并且利用传输线模型(TL)对雷电回击电流和雷电电磁场进行了计算。在假定了雷电放电通道底部电流的关系式之后,对雷电回击模型(传输线模型)进行仿真,得出了雷电放电通道底部电流的波形、雷电电磁场电场强度波形和磁场强度波形。在此基础上,通过选取不同的回击电流速度得出了雷电电磁场与回击电流速度的关系,通过选取不同的观测点水平距离得出了雷电电磁场与观测点水平距离之间的关系,即得出了雷电回击危害与回击电流速度、设备离回击线路距离之间的关系。

近距离地闪电场变化及对通道电荷密度分布的响应

一般认为,如果回击过程将先导通道的电荷完全中和,则几十米到几百米范围内的近距离先导电场与回击电场的大小相同,否则,二者之间则存在一定的差异。为了对上述观点进行分析,将源电荷先导模式和MTLL回击模式组合建立了先导-回击模式(这两个模式的组合意味着先导通道的电荷被回击完全中和),对近距离先导-回击电场变化的"V"形结构进行了模拟分析。结果表明,即使假定先导电场被回击完全中和,在近距离30—550m范围回击电场与先导电场强弱关系并不确定。另外,根据进一步的讨论,上述模拟结果几乎不受其他因素,如土壤湿度(该因素直接决定土壤电参数)和地形起伏的影响。因此,在回击开始几十微秒内,基于地面测量的先导-回击电场之差来判断先导通道电荷是否被回击完全中和可能存在一定的不确定。

闪电连接高度对地面电场波形的影响

传统回击模型认为回击从地面始发往云层发展,最新针对闪电连接过程的观测事实表明,闪电的先导连接过程发生在地面以上高度,先导连接后闪电连接高度处会产生上行回击电流和下行回击电流,并沿通道分别向云层和地面发展。该文提出考虑闪电连接高度的回击发展模型,计及在连接高度处的回击电流双向传输模式,利用该模型计算分析距闪电通道不同距离(50km、5km、50m)的地面电场。结果发现,地面电场波形受回击电流波前陡度的影响,下行回击的存在可能导致电场强度波形在上升阶段出现尖锐的初始尖峰。用电场初始尖峰过冲百分比来描述电场尖峰过冲程度,进一步分析连接高度、回击电流波前陡度和下行回击速度对电场初始尖峰过冲程度的影响,发现随着闪电连接高度的增加,电场初始尖峰过冲增大,持续时间增加;回击电流波前陡度增大,电场初始尖峰过冲增大;下行回击速度增大,电场初始尖峰过冲增大,但持续时间缩短。10m内较低闪电连接高度下,波前陡度为20~60kA/μs的电流在下行回击速度大范围变化下,电场强度波形中无明显初始尖峰。相比传统回击发展模型,考虑闪电连接高度回击发展模型的地面电场计算结果与观测事实更吻合,揭示了闪电连接高度对地面电场初始尖峰形成的影响机制。

雷电斜向放电通道电磁场建模及计算

基于传输线模型,通过将柱坐标系进行旋转变换,建立了斜向放电通道电磁场模型;采用脉冲函数加双指数函数作为通道底部电流,从垂直放电通道电磁场的表达式中推导出斜向放电通道电磁场的计算公式;基于斜向放电通道电磁场模型,研究了不同角度对不同场区地表回击电磁场的影响,认为雷电放电通道越倾斜,雷电流对地面电磁场的影响就越明显。研究了不同回击速度对不同场区地表回击电磁场的影响,结果表明回击速度对电磁场的影响较为明显。

回击电流速度变化对沿雷电通道回击电流的影响研究

当高层建筑结构遭遇直击雷时,其电气设备可能会遭到破坏,这是因为回击电流产生了雷电电磁场(LEMF),而电磁场又在电气设备上感生出了感应电动势(LIV)。回击电流速度参数的变化会影响雷电通道内回击电流的幅值,因此回击速度改变对回击电流的影响在本文有详细介绍和分析。而本文测量研究发现:沿着通道的峰值电流的变化是取决于回击电流速度(RSV)变化,RSV波形以及在前100 m通道高度平均值,于是评估雷电电磁场和感应电压时都应该考虑这些因素。在评估感应电压和系统保护时,应考虑电流峰值的变化。

输电线路雷电绕击模型及算法研究

1引言 输电线路和建筑物的直击雷屏蔽保护主要以电气几何模型（EGM）为基础。EGM最早由Golde将雷电强度与闪击距离联系起来而提出，随后Wagner和Lundholm—Rusch提出了回击电流与回击速度的关系以及离地不同高度的雷先导头部电位，并成为发展EGM的基本手段。由于客观上对雷电现象的认识不足，EGM的发展最终依赖于现场观测，现场观测数据成为修正EGM的重要手段。

基于时域差分法的雷击回击通道周围空间电磁场研究

由于雷击回击过程发生了强烈的电荷中和,会在周围空间形成强烈的电磁脉冲,对各种电气设备产生干扰。为此,对回击通道周围的电磁场进行模拟,提出了基于时域有限差分法的电磁场数值计算方法。雷电流模型采用双指数函数与Heidler函数组合的函数模型,回击通道采用改进型的DU模型。将模拟的结果与已有文献的结果进行比较,得出时域有限差分法在模拟雷击回击通道周围电磁场上具有一定有效性。模拟结果表明:雷电回击通道周围空间的电磁场受到回击速度、大地相对介电常数、大地电导率等因素的影响。电场的初始峰值随回击速度的增加而减小,磁场随回击速度的增大变化不大,只是略微有所上升;电场随着大地相对介电常数的增加而增加,波形变越来越陡峭;电场的初始峰值随着电导率的减小而增大,波形上升变的越来越陡峭,这些模拟结果与实测雷电电磁场变化是一致的。

左撇子的战术特点及应对策略

现在似乎有一种趋势,很多选手觉得“左撇子”选手不像以往那么难以应对。以前,左手选手给人的印象常常是球路刁钻、变化多端,而现在,这些特点已渐渐不那么明显了,尤其在近几年职业网坛前100名的选手身上。 这是为什么呢?原因其实很简单。