随着当前越来越多的线缆、管道以及交通设施等出现在地下空间,研究雷电电磁脉冲在地下的传播具有重要意义。以往针对地下雷电电磁脉冲的计算和防护研究多集中于快速、大电流传导的回击过程,而与地闪相关的M分量放电过程在地下的电磁场传播及其在线缆上产生的感应过电压等研究较少。为了探究M分量过程产生的电磁场与回击电磁场在不同地下环境的分布与传播差异以及对地下电缆的危害,本论文选取了2013年8月山东人工引雷获取的一次回击和一次M分量电流,利用时域有限差分(FDTD)方法构建了地下雷电电磁传输模型,计算了这两次放电过程在均匀土壤、分层土壤和地铁车站三种不同地下环境中产生的电磁场,比较了两者分布特征和传播规律的异同。同时,结合埋地电缆的耦合模型,计算并讨论了电缆埋深、土壤电导率外部因素对单根埋地电缆感应过电压的影响。结果表明:(1)回击引起的地下水平电场最大,垂直电场次之,方位磁场最小,而M分量引起的地下电磁场以磁场分量为主,电场分量相比回击小一个量级。回击电磁场幅值随着深度的增加呈指数衰减,M分量电磁场幅值、上升时间、半峰宽度随着深度的增加没有出现明显改变。(2)回击和M分量在分层土壤中引起的电磁场均出现了相似的分层现象。其中垂直电场受土壤电导率影响最大,电导率越大高频分量衰减越大,因此两者均出现了明显的分层。其次是切向磁场,从高电导率土壤传播到低电导率土壤时,两者的磁场传播方向均从水平传播转变到垂直传播。受影响最小的是水平电场。(3)回击和M分量在地铁车站环境中引起的电磁场分布基本相似。垂直电场峰值先出现在站厅中部,左右隧道次之,站台最小。水平电场峰值从站厅到左右隧道幅值逐步减弱,站台最小。磁场分布均匀,无明显衰减。地面建筑物对回击而言相当于高频滤波器,而对M分量无影响。(4)回击和M分量对地下电缆产生的感应电压不同,回击引起的电压特点表现为阻尼振荡脉冲,而M分量引起的电压特点为单峰脉冲。幅值上回击引起的电压远大于M分量。增加电缆的埋深和增加土壤电导率都能降低电缆的感应电压,相比较M分量,增加埋深对回击的感应电压衰减效果更好。