闪电连接高度对地面电场波形的影响

作者：周蜜; 丁文汉; 王建国^*; 蔡力; 樊亚东

来源：电工技术学报, 2021, 36(04): 857-868.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.191805

• 雷电流
• 闪电连接高度
• 电场初始尖峰
• 传输线模型
• 电流波前陡度
• 回击速度

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。

• 单位
  自动化学院; 武汉大学