研究山区复杂地形条件下雷电电磁场的传播特征及其耦合效应,可为闪电定位算法修订、电力系统线路防雷设计等方面提供重要的理论参考。本文基于二维时域有限差分法,引入共形网格技术来对山体地形进行精确建模,在此基础上,首先讨论单个山体以及多山体地形条件下的雷电电磁场传播特征,并以云南昆明地区为例,分析真实地形对雷电电磁场及闪电定位精度的影响;其次结合场线耦合模型进一步计算雷击山体情况下垂直和水平结构多导体架空线的雷电感应过电压,并讨论山体倾角和土壤有限电导率对各相线上感应过电压的影响。本文的主要结论如下:(1)雷击锥形山体情况下,随着山体倾角增加,水平电场幅值增大,但当倾角达到45°后,继续增加对幅值影响较小;垂直电场和水平磁场幅值则会持续显著地增大。其中垂直电场幅值增大是由近距离处电场(静电场)畸变(主要原因)以及山体和平地间的过渡处产生的反射随倾角增加而增强引起的。另外,过渡处及其附近的垂直电场因山体的静电屏蔽效应而明显小于周围区域的垂直电场。(2)雷电电磁场沿多山地形传播时,一方面,平地上的观测点处垂直电场和水平磁场幅值均显著减小,山越多,山高越大,影响越明显,且幅值变化也与观测点位置有关;另一方面,信号到达时间也会受到地形影响,对比发现多山地形条件下根据电磁场沿地形最高点直线传播的路径计算得到的到达时间产生的误差更小,即传播路径中的低矮山体对信号到达时间没有太大影响。另外,以云南昆明地区为例,模拟发现真实复杂地形会对雷电电磁场传播产生不可忽视的影响;进一步利用时差法来进行闪电定位,比较发现相比于平地,地形起伏造成的信号到达时间延迟会引起更大的定位误差。(3)雷击锥形山体情况下,垂直和水平结构多导体架空线中各相线中点和端点处感应过电压幅值随倾角增加而明显增大,这主要是地形引起近距离处电场(静电场)畸变导致的。多导体架空线中屏蔽线(两端接地且接地电阻为零)对各相线中点处感应过电压幅值几乎没有影响,但会显著减小端点处幅值。屏蔽线的屏蔽效果主要与多导体本身结构有关,垂直结构中屏蔽线对临近的相线3屏蔽效果最好,水平结构中屏蔽线对中间位置的相线2屏蔽效果最好。对于任意倾角,随着土壤有限电导率减小,垂直和水平结构中各相线中点和端点处雷电感应过电压幅值均明显增大,并且在电导率较低的情况下,倾角变化对各相线端点处感应过电压幅值影响更加明显。