雷电辐射电磁场下高压铁塔瞬态电磁散射特性

为了准确分析雷电辐射电磁场对电力设备的影响,该文基于Heidler函数的雷电流近似数值模型,推导了水平理想导体地面上雷电电磁场的近似计算公式。运用时域积分方程方法分析了雷电辐射电磁场下铁塔的电磁散射特性。结果表明,铁塔表面感应电流幅值与雷击点和铁塔的距离有关,与雷击点和铁塔的方位角无关。     

加速电荷的电磁辐射场分布

运动的带电粒子会产生电磁场,其中加速运动的带电粒子,由于速度的改变将引起带电粒子电磁场的变化,粒子将会产生辐射场,从而产生电磁波辐射。文章主要从带电粒子的几种加速运动形式,来分析加速运动电荷在运动过程中的电磁场分布,包括辐射场分布。从运动图示上分析,可以更直观、更形象的理解加速电荷的电磁场分布。     

输电线雷击过电压波辐射场模型及数值分析

采用时域有限差分法（FDTD）方法研究了远离雷击通道的雷击输电线产生的辐射场．建立了输电线的数值计算模型,推导出了输电线的FDTD计算格式;对雷电激励源的加入作了详细讨论;最后分别仿真计算了雷击自由空间的单根导线和实际的三相高压输电线后,雷电过电压波沿线传播过程中在输电线周围产生的瞬态辐射场．计算结果表明：线路上的雷电过电压波引起的瞬态辐射场对环境的影响是明显的,瞬态辐射场中的高频分量可能对沿线附近的通讯设施和电气电子设备产生干扰或破坏作用．     

电磁学体系下运动电荷电场与磁场的联系分析

电磁场在物质世界中发挥重要作用。在生产领域、科技领域中,很多问题都与电磁场存在密切联系。电荷在运动过程中会产生电流,运动状态不均匀、变化较快的电流会生成辐射磁场。对恒定电流而言,长电直导线附近只有稳定磁场,而无电场,变化的电流则会生成紊乱的磁场,此种磁场又能产生电磁感应。因此,电场和磁场会相互作用产生电磁波。     

对恒定电场场源的探讨

本文对恒定电场的场源问题进行了探讨,认为分布在载流导线表面上的恒定电荷是产生导体内部和外部介质空间中的恒定电场的唯一场源。文中对电荷只能分布在载流导线表面上以及电荷沿导线轴向成线性分布的问题作了定量分析。     

接地导体上的感应电荷

在电场的作用下,处在电场中的接地导体上,一般会产生感应电荷,感应电荷的大小与场源电荷的大小,导体的形状及导体与场源电荷的相对位置等因素有关。在电磁学和电动力学中,可根据具体问题采用不同的方法,求出导体上感应电荷的大小。本文给出一种用互易定理求接地导体上感应电荷的方法。设有一组导体,所带电荷分别为Q_1、Q_2、…Q_n,这些电荷在各导体上产生的电势分别为     

孤立带电导体凹凸形尖端表面电荷与电场分布

从电荷分布的微观解释和导体表面电场的特性出发,对孤立带电导体凹凸形尖端处表面电荷与电场分布进行了定性分析;根据此带电导体的等势面与电力线正交的特性,给出了此带电导体尖端处的表面电荷与表面电场间的定量关系式,并进行了讨论.     

孤立民导体凹凸型尖端表面电荷与电场分布

从电荷分布的微观解释和导体表面电场的特性出发,对孤立民导体凹凸形尖端处表面电荷与电场分布进行了定性分析;根据此带电导体的等势面与电力线正交的特征,给出了此带电导体尖端处的表面电荷与表面电场间的定量关系式,并进行了讨论。     

从磁场力的相对性讨论电磁场的统一

通过一电荷电通电直导线产生的磁场中运动发生偏转这一现象，说明磁场力是相对的，电场和磁场是一种物质性质的两个侧面，只是描述形式不同，通过本文的简单论证，可以看出电磁场的统一性。     

静止载流导体的高阶电磁场

研究了静止截流导体的高阶电磁场，根据相对论和迭加原理对中性载流导体的电磁场进行了计算，预言了高阶电磁场的存在，这一结果与先前基于经典动力学分析对二阶电场的研究结果相吻合，同时，先前研究中引入的位移电荷假设是本文研究结果的自然推论。     

基于Biexponential基电流传输线通道模型的地闪回击近场电磁环境

地闪回击过程中产生的雷电电磁脉冲作为一种场强幅度大,频谱分量复杂的高功率电磁脉冲,其在回击近场区会形成极为复杂的电磁环境。随着微电子技术的快速发展,微电子设备电磁敏感度大大提升,从三维空间入侵的雷电电磁脉冲对于电子及电气设备的电磁危害不仅限于干扰其正常工作,更有甚者会造成设备的损毁。利用基于Biexponential基电流函数的传输线通道模型,模拟地闪回击物理过程以研究回击近场区综合电磁环境。研究结果表明:利用基于时域有限差分法的XFDTD电磁场仿真软件,可以便利地获得形象直观的回击近场区三维电磁场分布情况。回击近场区复杂的电磁环境会严重影响电子设备的正常运行,近场区LEMP的电磁危害不可小觑。     

矿井浪涌脉冲辐射电磁场研究

研究煤矿井下浪涌脉冲电流激励下电缆的辐射电磁场,运用推迟矢量位和行波天线理论推导了浪涌脉冲电流激励下电缆的辐射电磁场时域数学模型,给出了辐射场强的解析表达式,并进行了仿真计算.时域结果表明,浪涌脉冲电流在电缆附近会产生很高的瞬态辐射场强,但随着距离电缆的径向距离的增加,辐射场强迅速衰减;辐射场强的大小与浪涌电流峰值成正比;在巷道径向距离内,同一横截面辐射场强与距离成反比;在浪涌电流峰值为1kA时,距离电缆径向距离4m处瞬态辐射电场强度峰值达到15kV/m,磁场强度峰值达到40A/m.因此在不采取屏蔽措施的情况下,瞬态浪涌辐射会对井下巷道内监控及通信系统的正常工作造成影响.     

云闪斜向通道闪电电磁辐射特性研究

雷暴过程中,云闪发生频次约占总闪电频次的2/3以上;但由于云地闪对人类危害较大,目前对其研究较多.随着微电子技术的发展,云闪的电磁辐射特性也越来越受到重视.将云闪的放电通道近似为一斜向通道,考虑镜像电流,将回击电流近似为水平偶极子与垂直偶极子的叠加,根据Maxwell方程,推导了云闪斜向通道电磁场计算模型.通道基电流选取脉冲函数,在MTLL传输模型下计算了斜向放电通道在地面1～200 km处激发的电磁场波形.计算结果表明云闪斜向放电通道中水平偶极子与回击点高度对近场电磁场的影响较大.随着距离的增加,影响越来越小;在大于50 km的远场区,其影响可以忽略.     

矿井电快速瞬变脉冲辐射特性研究

为了研究井下电快速瞬变脉冲群引起的辐射骚扰,分析了EFT/B单脉冲波形的频谱,得出其幅值频谱达到1 GHz,运用时变电流源电磁辐射理论,建立了电快速瞬变脉冲电流激励下电偶极子辐射电磁场的时域解析模型,并进行了仿真计算. 仿真结果表明,辐射电磁场与峰值电流成正比,辐射电场较强,磁场较弱,场强随距离增加而迅速衰减,辐射场以近场为主. 通过井下开关投切试验,验证了投切感性负载会引起较为严重的瞬态电磁辐射骚扰.      

时间补偿法在电网雷击事故鉴定中的初步应用

以昆明地区的多山地形为例,利用二维时域有限差分算法(two-dimensional finite-difference time-domain, 2D FDTD),模拟研究了该地区多山地形对雷电多站时差定位精度的影响,讨论了时间补偿法在云南昆明供电局厂普Ⅰ回线路出现的一次雷击断路跳闸事故的初步应用。结果表明：从模拟结果看出,随着传播路径和地形高程的增加,相应的地闪回击电磁脉冲的到达时间明显延长,这种时间延长会造成地闪回击定位的偏差。从这次雷击跳闸事故中的应用效果看,当采用10%峰值法定位时,利用时间补偿法修订之前的定位偏差为113 m,修订之后的偏差为74 m;当采用逐峰法定位时,修订之前的偏差为212 m,修订之后122 m;当采用互相关算法时,修订之前的偏差为233 m,修订之后135 m。可以看出,当考虑时间补偿法后,定位结果都明显提高了。     

点电荷对延长线上置一接地导体球形成的电场

用分离变量法计算了点电荷对延长线上置一接地导体球形成电场的电势,对此分析得到电场的电像,从而给出电场强度与电像有关的表达式,进一步导出电场线方程,利用Mathematica软件绘出了点电荷对不同带电情况相应的电场线簇图.     

地闪雷电流间接测量技术

针对在高塔上设置分流器或套线圈直接测量雷电流存在的困难,提出了地闪雷电流间接测量技术,并专门研制了单匝正交环天线,用以对地闪LEMP水平磁场及雷电流的方位进行测量,同时采用声光差定位系统获取测点与闪电通道的距离,再根据电流与其产生的磁场的关系进行反演计算,从而在实现对雷击点定向的同时,完成对雷电流的间接测量。利用该项技术,从测得的20组磁场数据中选用2组,根据同步获得的测点与雷击点间的距离,得出了2个雷电流波形,依据这2个电流波形,采用时域有限差分法计算得出的测点处磁场波形与实际测得的波形均具有良好的一致性。     

电子产品电快速瞬变脉冲群干扰的防护

随着电子技术应用的飞速发展,电子电器产品已得到广泛的应用,人们越来越重视电磁环境与电磁干扰对电子电器产品可靠性的影响,逐渐形成一门新兴技术分支——电子电器产品的电磁兼容性技术,它主要包括静电放电,辐射电磁场,电快速瞬变脉冲群以及雷击浪涌要求。其中电快速瞬变脉冲群的分析与研究尤为重要,文章从分析电快速瞬变脉冲群产生的原因着手,总结出电快速瞬变脉冲群特征,提出了试验和防护解决方法。     

内设防雷引下线风力机雷击暂态特性分析

风力机塔筒内部增设引下线提供了一条新的防雷思路,但需要详细分析引下线泄流过程对塔筒内部电气线缆电磁干扰影响。通过EMTP软件搭建风力机叶片、塔筒和接地系统模型,分析引下线与塔筒分流情况,考虑引下线与内部电气线缆电磁耦合作用,计算不同高度处引下线与电缆线间电位差及平均电场强度。讨论引下线与电缆线安全距离及其受雷电流波头时间和土壤电阻率影响。研究结果表明:增设内部引下线后,绝大部分雷电流经由引下线泄散入地;引下线与电缆线间电位差可达MV级别,二者间平均电场强度极易击穿周围空气,发生侧向闪络;但引下线与电缆线间电位差随着塔筒高度的降低发生极性反转,平均电场强度也呈现出先降低后增加的变化趋势。缩短引下线与塔筒间等电位连接间距能够降低引下线和电缆线间电位差与平均电场强度。引下线与电缆线间的安全距离随着雷电流波头时间的缩短和雷电流幅值的增加而增大,随着土壤电阻率的降低而减小。增设内部引下线需要合理设置其与塔筒等电位连接间距和与内部电缆线安全距离。     

射频场感应的传导骚扰抗扰度试验辐射场研究

针对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验中存在的电磁辐射问题,以电能表作为受试设备,利用场强仪和频谱分析仅对电磁脉冲辐射场进行了试验研究。试验结果表明,射频传导试验中的辐射场具有很大的场强,在电能表附近住置,可以达到90V／m。有比较宽的频谱,主要分布在几十至几百MHz之间。