沙质林地土壤阻抗系数测量方法

介绍了土壤阻抗系数的测量目的及测量的一般方法 ;重点描述了应用大地阻抗仪 (YokogawaType 32 4 4 ) (specificearthresistancetester)测量沙质林地土壤阻抗系数的理论背景和室内、外操作步骤与数据处理方法。结果表明 ,使用 32 4 4大地阻抗仪 ,即运用Wenner法测量沙质林地土壤阻抗系数是可行的 ,其测量结果在对土壤分层、确定表层土壤含水量、初步确定地下水位等具有一定的应用前景。

土壤阻抗角的频率特性及其影响因素

土壤的阻抗特性直接决定了接地系统的性能,为此通过搭建土壤导电的频率特性试验电路,测量了我国常见的黄土壤、赤红壤和红壤这3种典型土壤的阻抗角随频率的变化规律,以及水分质量分数、土壤粒径对土壤阻抗角频率特性的影响。研究发现:当电流频率较低时,土壤试样的阻抗角总小于0,呈现为容性特征,且随着频率的增加,其阻抗角快速上升;但当频率上升到1 000 Hz以上时,土壤阻抗角的变化速度变缓;当水分质量分数较高时,土壤试样的阻抗角总小于0,且随着水分质量分数的降低,其阻抗角先增大到大于0,然后随着频率的进一步上升逐渐下降到0。通过对该现象进行分析提出,土壤中离子在电场下的迁移运动是造成土壤阻抗容性特征的主要原因,孔隙水形成的离子通道的感抗是造成土壤阻抗感性特征的主要原因,二者共同作用形成了土壤阻抗角的频率特性。研究结果证明多孔介质具有独特的导电特性,其机理有待更为深入的研究。

基于时域滤波技术的土壤阻抗模型研究

时域分析场线耦合问题对于线缆电磁脉冲防护研究具有重要意义.针对时域传输线方程中土壤阻抗与电流卷积计算的复杂性,提出了一种基于数字滤波技术的土壤阻抗模型估算方法.介绍了所采用的土壤阻抗模型以及数字滤波方法的基本原理和建模结果.这一数字滤波建模方法的引入避免了复杂的卷积计算,可用于分析非均匀场入射或终端连接非线性负载条件下场线耦合的时域计算.

高寒草甸非生长季土壤表层水汽传输阻抗的变化特征和水热驱动

土壤表层水汽传输阻抗是估算区域蒸散的关键参数之一,但其与土壤水热参数的数量关系的研究在高寒系统中十分薄弱。利用涡度相关系统观测的2014/2015年度高寒草甸非植被生长季(11月-翌年4月)的土壤蒸发数据,基于Penman-Monteith方程反推得出非生长季土壤表层阻抗的昼(9:00-18:00)变化特征,并研究其与土壤5cm温度和土壤5cm含水量的关系。结果表明,非生长季土壤表层阻抗表现出单峰型日变化特征,其最大值一般出现在15:00前后。逐时土壤表层阻抗与土壤5cm温度呈极显著幂函数阈值关系(R2=0.38,P<0.01,N=115),即土壤温度为–4.25℃时土壤表层阻抗最大;与土壤5cm含水量呈极显著指数负相关(R2=0.12,P<0.01,N=115)。非生长季逐日土壤表层阻抗的变化无明显季节规律,与土壤5cm温度(R2=0.69,P<0.01,N=10)和土壤5cm含水量(R2=0.27,P<0.01,N=10)均表现为极显著指数负相关。相关分析表明,非生长季土壤蒸发主要受太阳总辐射(R2>0.50,P<0.01)的控制。研究结果表明土壤温度而非土壤含水量主导着高寒草甸非生长季土壤表层阻抗的变化。

考虑多层土壤时架空线的瞬态分析

基于麦克斯韦方程组,推导出土壤水平分层时电磁波在土壤中透射深度的计算公式,按照复深度法可进一步得到土壤阻抗的频域形式。为了便于时域卷积,采用矢量匹配法并结合拉普拉斯反变换将该土壤阻抗的时域形式展开为有限项指数函数之和,并验证了方法的正确性。最后,采用时域有限差分法(FDTD)对架空线的瞬态波过程进行仿真计算,结果表明:土壤阻抗对自阻抗影响较小,对互阻抗影响较大。通过与电磁暂态计算软件(EMTP)的计算结果比较,验证了所提出的FDTD算法的有效性,同时也表明了计入土壤损耗及考虑分层土壤的必要性。

架空多导体传输线的时域阻抗分析

利用误差函数的拉普拉斯变换 ,对复深度法得出的频域阻抗直接进行拉普拉斯变换 ,获得了考虑土壤影响的架空多导体传输线时域自阻抗和互阻抗简单的表达式。通过与Timotin公式和Pade变换的结果进行比较 。

一种基于传输线方程的埋地电缆电磁脉冲耦合时域分析方法

埋地电缆和其它金属长导体对核电磁脉冲的耦合分析对于确定合理的工程防护措施具有重要意义。采用Agrawal模型和时域有限差分算法对线缆耦合问题进行了分析,针对该模型中需要计算土壤阻抗与电流项卷积、土壤导纳与电压项卷积的问题,提出了一种土壤阻抗特性的线性拟合处理方法,可避免复杂的卷积计算。介绍了该方法的基本原理和试用结果。这一模型拟合法适用于确定无时域解析表达式的传输线模型参数,与传输线模型的时域有限差分方法相结合,可用于分析非均匀场作用下传输线的耦合。

配电线路感应雷过电压计算

为了提高配电线路的安全可靠性并对线路防雷设计提供有价值的参考依据,基于调整的传输线模型,计算了雷电回击电流产生的空间电磁场,借助Cooray-Rubinstein公式计算了在考虑大地土壤损耗的前提下的水平电场分量。用Agrawal场线耦合模型和时域有限差分(FDTD)法对10 kV配电线路由于附近雷击引起的线上感应电压进行了计算,其中在传输线阻抗计算中考虑了大地电导率。通过与文献计算结果对比,验证了计算方法的有效性。针对一条实际架空配电线路,分别计算了三角形布线和列式布线两种线路结构的感应雷过电压,分析了地面损耗以及其他导线的存在对线路感应雷过电压幅值和波形的影响。结果表明该理论与计算方法可以用于实际的配电线路防雷设计。

架空线路感应电压的计算与分析

架空线路受外界电磁脉冲的作用,会产生感应电压。为研究这个问题,本文选择修正传输线模型作为雷电通道回击模型,得出雷击大地情况下的感应电磁场,并计算了考虑大地损耗的水平电场分量。用Agrawal场线耦合模型和时域有限差分法(FDTD)计算了雷击线路附近引起的线上感应电压情况,将计算结果与相关文献进行对比,结果一致,验证了本文方法的正确性。最后,分析了不同端接负载对线路感应电压的影响,得出了感应电压在不同端接负载时的变化规律和特点,为分析实际工程情况提供一定的参考。

基于地面试验的土壤表面阻抗估算研究

基于地面试验,利用土壤蒸发计算公式求算土壤水汽阻力的反推法,论文对土壤表面阻抗进行了估算,并研究了土壤表面阻抗与土壤含水量之间的关系。反推法所需参数土壤蒸发量由称重法获得,空气实际水汽压由观测的相对湿度和空气温度数据计算而得,土壤表面饱和水汽压由观测的土壤表面温度计算而得,空气动力学阻抗由观测的涡度相关数据计算而得。研究结果表明,土壤表面阻抗与土壤质量含水量之间存在较好的指数函数关系,即土壤表面阻抗随土壤质量含水量的增加呈指数函数递减,由此说明通过土壤含水量计算土壤表面阻抗是一种新的可行途径。另外,在计算过程中也发现空气动力学阻抗的准确计算是应用反推法获取土壤表面阻抗的最关键因素,也是给此方法带来不确定性最大的因素,较大的空气动力学阻抗误差甚至会使土壤表面阻抗出现负值。