邵阳地区雷电流幅值概率的分布研究

规程法所推荐的雷电流幅值概率公式是一条平缓的曲线,而据邵阳地区实际雷电检测数据显示,在25 k A以上雷电流幅值概率比规程法要小,25 k A以下的雷电流幅值概率却刚好相反.为了找到符合邵阳地区的雷电流幅值概率分布公式,采用曲线拟合的方式,经过多项式拟合,指数拟合以及IEEE推荐公式拟合分析并比较,最后得出PI=1/(1+(I/24.02)2.557),能比较好地吻合邵阳地区雷电流幅值概率分布规律,是指导防雷工作的重要基础.     

雷直击建筑物时电流分布的计算和试验研究

当雷直击建筑物时,流过结构钢筋的雷电流将对室内的电子系统产生电磁干扰。对结构钢筋体内电流分布的分析,这是研究雷直击建筑物时室内电磁暂态过程的基础。在简单回顾雷直击建筑物时结构钢筋体内电流分布计算方法的基础上,对三种典型的结构模型进行了电磁暂态分析,得到结构钢筋体内的电流分布。同时,利用冲击大电流发生装置,对这三种结构模型进行了对比性的模拟试验,计算与试验结果能较好吻合。     

碳纤维增强型复合材料在非破坏雷电流脉冲下的动态导电特性

为了研究碳纤维增强型复合材料(CFRP)层合板在雷电流脉冲作用下的动态导通机制,建立了CFRP动态导电特性实验平台,通过研究非破坏性10/30、20/60及40/120μs的雷电流脉冲作用下CFRP层合板的动态响应,分析了铺层结构、试样夹持方式及雷电流参数对CFRP动态导电特性的影响。研究结果表明:在100～1 000A的雷电流作用下,受到内部铺层结构的影响,CFRP层合板厚度方向电导率(10-3 S/mm)远小于平面方向电导率(100S/mm),具有各向异性非线性电导率;CFRP层合板表现出明显的电感效应,即动态电压超前于电流,动态伏安特性曲线中上升与下降阶段不重合;施加的雷电流上升速率越低、波长越长,CFRP层合板动态电导率越大;CFRP层合板在雷电流脉冲作用下所表现出的电感效应与碳纤维丝的电感特性密切相关。CFRP动态导电特性及导通模型的研究能够为CFRP雷电直接效应热电耦合模型的建立以及CFRP性能优化和结构提升提供理论支撑。     

输电线路带固定间隙避雷器动作次数计算新方法

避雷器计数器的动作次数是判断避雷器运行状况的主要依据之一,但人工和无人机航拍读取避雷器动作次数不仅实施难度大,且部分数据无法获取。文中提出一种根据雷电定位系统、输电线路设备台账数据与防雷机理相结合的带固定间隙避雷器动作次数计算的新方法,并通过实际算例对该方法的有效性进行验证。首先,由输电线路与雷电流参数确定线路的引雷区,并根据避雷器安装时间和雷电定位系统历年数据统计引雷区的所有雷电流;然后,利用规程法计算该线路的反击耐雷水平,根据改进电气几何模型计算该线路的最大、最小绕击雷电流值和雷电绕击率;最后,通过分析反击雷与绕击雷致闪络个数来计算出带固定间隙避雷器的动作次数。实例验证表明,该新方法计算的动作次数与实际动作次数基本相吻合,能有效地计算反击雷致避雷器动作的次数与绕击雷致避雷器动作次数的概率。     

雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法

为了更有效地利用雷电定位系统数据评估输电线路的雷击跳闸风险,以东莞地区1999—2008年雷电流幅值数据为例,分析了规程推荐公式、IEEE推荐公式及其改进公式的拟合曲线与实际雷电流幅值概率分布的偏差,在此基础上提出了雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法,并进行了连续性修正.最后,分别采用规程推荐公式、IEEE改进公式和文中拟合公式计算东莞地区110kV、220kV、500kV三个电压等级下的输电线路雷击跳闸率,并与实际值进行对比.结果表明:采用文中方法得到的雷电流幅值概率分布函数曲线与自然概率曲线的相关性最强,仅牺牲了分段点附近的相关性;采用文中分段拟合方法计算得到的110kV、220kV电压等级输电线路雷击跳闸率与实际运行数据较相符,而对500kV电压等级线路雷电跳闸率的计算存在偏差.     

碳纤维增强型复合材料在非破坏雷电流脉冲下的动态导电特性

为了研究碳纤维增强型复合材料(CFRP)层合板在雷电流脉冲作用下的动态导通机制,建立了CFRP动态导电特性实验平台,通过研究非破坏性10/30μs,20/60μs及40/120μs的雷电流脉冲作用下CFRP层合板的动态响应,分析了铺层结构、试品夹持方式及雷电流参数对CFRP动态导电特性的影响。研究结果表明:在100~1000 A的雷电流作用下,受到内部铺层结构的影响,CFRP层合板厚度方向电导率(10-3 S/mm)远小于平面方向电导率(100 S/mm),具有各向异性非线性电导率。同时发现CFRP层合板表现出明显的电感效应,即动态电压超前于电流,动态伏安特性曲线中上升与下降阶段不重合;此外,施加的雷电流上升速率越低、波长越长,CFRP层合板动态电导率越大。CFRP层合板在雷电流脉冲作用下所表现出的电感效应与碳纤维丝的电感特性密切相关。CFRP动态导电特性及导通模型的研究能够为CFRP雷电直接效应热电耦合模型的建立以及CFRP性能优化和结构提升提供实验与理论支撑。     

碳纤维增强型复合材料在非破坏雷电流脉冲下的动态导电特性

为了研究碳纤维增强型复合材料(CFRP)层合板在雷电流脉冲作用下的动态导通机制,建立了CFRP动态导电特性实验平台,通过研究非破坏性10/30μs,20/60μs及40/120μs的雷电流脉冲作用下CFRP层合板的动态响应,分析了铺层结构、试品夹持方式及雷电流参数对CFRP动态导电特性的影响。研究结果表明:在100~1000 A的雷电流作用下,受到内部铺层结构的影响,CFRP层合板厚度方向电导率(10-3 S/mm)远小于平面方向电导率(100 S/mm),具有各向异性非线性电导率。同时发现CFRP层合板表现出明显的电感效应,即动态电压超前于电流,动态伏安特性曲线中上升与下降阶段不重合;此外,施加的雷电流上升速率越低、波长越长,CFRP层合板动态电导率越大。CFRP层合板在雷电流脉冲作用下所表现出的电感效应与碳纤维丝的电感特性密切相关。CFRP动态导电特性及导通模型的研究能够为CFRP雷电直接效应热电耦合模型的建立以及CFRP性能优化和结构提升提供实验与理论支撑。     

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。     

基于ATP-EMTP的输电线路雷电过电压研究及应用

雷击是造成架空输电线路事故的主要原因。通过采用ATP—EMTP建立了雷电过电压仿真模型,析计一起受雷害输电杆塔的耐雷水平,研究了落雷区域,提出了线路防雷的改良建议。     

后续雷击对输电线路绕击耐雷性能的影响研究

为分析负极性后续雷击对输电线路绕击耐雷性能的影响,采用电磁暂态程序计算绕击耐雷水平、改进电气几何模型计算线路绕击跳闸率的方法,研究了首次雷击、与首次雷击相同以及不同回击通道的后续雷击下雷电流波形和幅值分布、杆塔高度和地线保护角对典型结构的110、220、500和1 000kV输电线路绕击耐雷性能的影响.结果表明:后续雷击的电流分布对线路绕击跳闸率影响极大,而后续雷电流波形影响很小;异回击通道后续雷击对500kV以下线路的绕击跳闸率影响很大,而对特高压线路影响较小;500kV线路有必要考虑后续雷击的影响;在线路首次雷击和异回击通道后续雷击绕击跳闸率为0的情况下,同回击通道后续雷击仍可能造成绕击跳闸.     

暂态电流和电位抬升对雷电风险参数PC的影响

 雷电防护标准IEC 62305中定义参数P_C为雷击建筑物导致内部系统故障的概率,P_C完全取决于浪涌保护器(Surge Protective Device,SPD)的保护等级.SPD在很多情况下并不能起到很好的保护作用,在计算雷电风险值时仅依靠SPD的保护等级是不够的.本文建立雷击建筑中钢筋的简化模型,通过近似的暂态计算得到各钢筋上的电流分布,以及因暂态电压抬升所产生的反击电压,分析其对内部系统的干扰,得出良好的布线方式和线路加装金属管是影响P_C参数取值的重要因素,进而完善P_C参数的取值公式.以至于能更加科学准确地计算雷电风险值,指导雷电防护和规划.     

无线通信站点防雷工程设计

从雷击的产生出发，简要介绍了基站引入雷害的主要途径，着重讨论了无线BTS防雷工程的主要措施，以及在移动通信基站工程建设中雷害防护的设计方法和基本参数，并列表说明了GSM基站防雷接地系统的构成。     

对输电线击杆率的探讨

输电线路的击杆率不仅与地形、杆塔高度、结构有关,而且与雷电流的幅值和概率有关,直接影响到线路雷击跳闸率计算.比照规程推荐的击杆率,应用电气几何模型原理,探讨了线路平均击杆率.     

考虑上行先导情况下建筑物闪击距离和吸引半径研究

现国内外的建筑物雷电防护标准广泛采用电气几何模型(EGM)来考虑防护效果,电气几何模型(EGM)主要是基于长间隙放电实验和若干半经验公式得出的,在得到等效结果的同时却未能从物理过程方面进行详尽的描述。而先导发展模型充分考虑了闪击放电过程,从微观物理机制方面描述了闪击的发展过程,是一种比电气几何模型描述更加精确的闪电物理模型。使用先导发展模型通过对多种情况的模拟,得到了不同电流强度下建筑物闪击距离和吸引半径与建筑物高度三者间的关系。通过研究后发现在充分考虑上行先导情况的先导发展模型中,当建筑物高度较低且电流强度较小时,得到的闪击距离和吸引半径小于传统电器几何模型(EGM)结果。模型得到的结果表明了对于高大建筑物以及发生大电流闪击时,仅通过防护标准中得到的结果已不能充分满足保护需要。研究结果可为建筑物雷电防护设计提供更加切合实际的参考依据。     

输电线路雷电屏蔽仿真模型

输电线路很容易遭受雷击,而屏蔽失效是线路雷害事故的重要原因,因此应加强对输电线路雷电屏蔽的研究。文中在对已有的输电线路雷电屏蔽模型进行充分了解的基础上,合理考虑了上行先导的引雷作用,采用变步长的方式模拟下行雷电先导的下降,建立了一个新的输电线路雷电屏蔽仿真模型。仿真计算结果表明,该模型与输电线路现场运行经验比较吻合,可用于输电线路的防雷屏蔽设计和评估输电线路的雷电屏蔽性能。     

雷电灾害风险评估中Am 因子的选取方法研究

雷电击中建筑物附近的有效截收面积Am是雷电灾害风险评估的基础因子之一,目前广泛应用标准IEC62305－2规定的选取方法,计算中未考虑项目所在位置的雷电环境及项目特性,计算结果缺乏针对性。中本文从雷击建筑物附近可能产生的风险出发,分析附近雷击点的危害方式及危害程度,探讨根据工程实际确定参数Am值的一般方法,得出结论：参数Am值应在分析确定可能造成危险的雷击点的最远距离的基础上定量计算,以保证计算结果的针对性、科学性。建筑物附近的雷击点以雷电电磁脉冲的形式对内部电气电子设备造成危害,危害程度与该点雷电流强度、建筑物规模及防护措施等因素有关。     

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.     

基于冲击动作特性及泄漏电流的避雷器在线监测系统

避雷器是电力系统重要设备之一,其性能的优劣对电网安全运行起着很大作用,但输电线路避雷器目前采用的定期预防性试验存在时限性及操作困难等问题。针对输电线路避雷器的特点,本文提出了基于泄漏电流和雷电冲击电流测量的避雷器全运行状态的实时监测技术。通过采集泄漏电流评价线路避雷器的受潮、老化等状态;雷击时通过避雷器冲击大电流的次数和峰值,它反映避雷器的剩余寿命以及是否需要预防性试验;冲击小电流的次数,它可为雷电防护及雷击事故分析提供极有价值的科学依据。本文研究成果对提升全网的故障预防及事故分析能力具有重要的积极意义,有利于提高输电线路防雷水平及降低输电线路雷击跳闸次数。     

建筑群的雷击选择性分析及直击雷防护

以电气几何模型的滚球法为理论依据,分析建筑物雷击点的选择性,定性推导建筑群之间的相互屏蔽性,总结建筑群直击雷防护的一些措施,为直击雷的防护提供更加合理和有效的方法.     

广播电台的有线电视设备防雷探讨

基于雷电灾害严重地威胁着电台的正常工作,防雷工作成为雷害严重地区的一项重要工作。文中对有线电视系统的组成和雷电造成的危害进行了阐述,介绍了雷电参数及雷电入侵有线电视设备的途径,对雷电防护原则进行了说明,结合工程实践详细分析了广播电台的有线电视防雷问题,希望对雷电防护工作起到借鉴作用。