針對(duì)現(xiàn)有的雷電水平場(chǎng)估算方法只適用于土壤電導(dǎo)率均勻分布的情況,為拓寬了已有算法的適用范圍,提出了一種適用于多層水平分層的計(jì)算方法。首先計(jì)算土壤電導(dǎo)率均勻分布時(shí)的水平場(chǎng)傳播特性,借鑒分析方法,并結(jié)合傳輸線模型理論,分析土壤電導(dǎo)率水平分層時(shí)的水平場(chǎng)傳播特性,最后利用2D-FDTD技術(shù)對(duì)本發(fā)明提出的計(jì)算方法進(jìn)行進(jìn)度檢驗(yàn)。通過(guò)對(duì)兩種電導(dǎo)率配置下的水平電場(chǎng)波形分析后發(fā)現(xiàn),水平電場(chǎng)波形上升沿部分與上層土壤特性有關(guān),下降沿部分與下層土壤特性有關(guān)。若將2D-FDTD的計(jì)算結(jié)果作為精確解,本文提出的水平場(chǎng)新算法誤差基本在9%之內(nèi)。 

【文章來(lái)源】：電瓷避雷器. 2020,(04)北大核心

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【部分圖文】：

不同深度(h1)條件下的水平電場(chǎng)波形圖

圖1 不同深度(h1)條件下的水平電場(chǎng)波形圖從圖1(a)中可以看出，當(dāng)電導(dǎo)率σ較小時(shí)，有耗大地對(duì)地下水平電場(chǎng)的衰減作用較小，若小于2 m，有耗大地對(duì)地下水平電場(chǎng)的衰減并不明顯。從圖1(b)中可以看出，當(dāng)電導(dǎo)率σ較大時(shí)，有耗大地對(duì)地下水平電場(chǎng)的衰減作用較大，若大于2 m，有耗大地對(duì)地下水平電場(chǎng)較為明顯。隨著的不斷增加，地下水平電場(chǎng)波形的上升沿時(shí)間不斷增加，波形峰值不斷減小，這是由于有耗土壤對(duì)場(chǎng)中的高頻分量衰減較大。

計(jì)算土壤電導(dǎo)率均勻分布時(shí)的水平場(chǎng)傳播特性。在現(xiàn)實(shí)情況中，土壤往往是更為復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)。所以在數(shù)值模擬中，我們將大地分為n層，第一層土壤的電阻率為ρ1(電導(dǎo)率為σ1)，相對(duì)介電常數(shù)為εR1，厚度為h1，中間層土壤的電阻率為ρi(電導(dǎo)率為σi)，相對(duì)介電常數(shù)為εRi，厚度為hi。最底層土壤的電阻率為ρn(電導(dǎo)率為σn)，相對(duì)介電常數(shù)為εRn，厚度為h為無(wú)限大。具體示意圖見(jiàn)圖2。同上節(jié)的分析方法，電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播等同于電壓波在有耗傳輸線上的傳播，電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別對(duì)應(yīng)于電壓和電流。所以我們將該土壤結(jié)構(gòu)模擬為相應(yīng)的傳輸線模型，示意圖見(jiàn)圖3。

【參考文獻(xiàn)】：
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