建筑物尺度对避雷针防雷性能影响的数值评估

为研究闪电先导与地面建筑物的相互作用,根据长间隙放电的物理过程建立了包含上行迎面正先导的三维负极性先导发展模型。利用模拟电荷法计算了电晕区的电位分布及电晕电荷量,作为上行正先导是否满足激发起始的判断条件,建立了上行正先导的起始传播模型,利用该模型评估了建筑物形状特征对于闪击距离的影响。研究表明:随着回击电流峰值、建筑物垂直高度或避雷针高度的增大,闪击距离也逐步增大;在建筑物垂直高度不变的条件下,随着避雷针高度的增加,闪击距离逐步增大,当避雷针高度大于30m后,闪击距离的变化不再明显。     

恒流电晕充电对ETFE驻极体驻极态的影响

作者利用常温恒流和恒压电晕充电及充电后的等温表面电位衰减测量、热刺激放电(Thermally Sti mulated Discharge,TSD)电流谱分析和热脉冲技术对电荷重心的测量和分析等方法,研究了以恒流和恒压电晕充电形成ETFE驻极体对其驻极态的影响.结果说明与恒压电晕充电相比较,恒流电晕充电时由于流过薄膜体内的电流恒定,可增加注入电荷在体内能阱被捕获的概率,致使薄膜体内沉积电荷密度上升,能改善驻极体的储电能力.     

浅谈建筑物的防雷

雷云对大地放电会产生很大的破坏作用.建筑物上空有雷云时,就很形成很强的电场,在建筑物的顶部感应出相反极性的电荷,当雷云放电后,雷云与大地之间的电场就会消失,但聚集在屋顶上的电荷不能立即散去,只能缓慢地向大地流散,此时,屋顶对地面有相当高的电位.这样建筑物的防雷就必须给予重视,以防照成各种事故.基于此问题本文给出了几种不同的防雷措施、防雷装置及高层建筑物的防雷措施.     

聚丙烯薄膜驻极体的研究

我们用厚度为15微米的双轴取向聚丙烯薄膜,在多种条件下制成热驻极体和电晕充电驻极体,测定了这些驻极体的表面电荷密度及其随时间的变化,以及它们的退极化电流随温度的变化。我们还研究了极化条件对表面电荷密度的影响,比较了热极化法与电晕放电法的利弊。     

直流电晕放电特性分析

电晕放电产生的空间电荷在电场中的运动形成电晕电流。电晕电流产生的线路损耗会增加输电成本,对线路通道的电磁环境造成干扰。建立自洽的等离子体模型和简化的电晕放电模型,放电通过施加到内部电极的高压直流电源在同轴配置的两个电极内持续进行。从微观角度分析大气压下干空气中的正负电晕放电的物理过程,重点研究负极带电粒子的产生和输送,以及如何转化为放电的电流-电压特性。结果表明：电晕放电主要在电离区和传输区进行,正负电晕放电特征各不相同,两种模型下获得的电势和空间电荷密度计算结果具有很好的一致性。在负电晕放电中,电子是能量传递的主要载体,电荷分离不会使外加电势的分布发生形变。     

从直流放电特性探讨消雷器的机理

本文从直流放电实验中研究了放电电晕的形态对击穿电压的影响,分析了间隙电极的几何结构与电晕形态和击穿电压之间的关系。文中认为,雷云对大地突起物的放电也有一定的规律可循,在此基础上分析探讨了消雷器的机理。     

电晕带电聚丙烯薄膜驻极体表面带电特性的实验研究

本文对电晕带电的聚丙烯驻极体制作中的电特性作了研究。实验表明正、负电晕极化的充电电流的变化规律是不同的。同时还发现在正电晕极化充电处理过的试样表面由于离子流的轰击产生了化学变化。这种化学变化的结果出现了一些可作为电荷俘获中心的物质。利用热刺激电流法和红外光谱分析可加以证实。这个特性的研究对驻极体带电机理有着重要关系。     

避雷针电场与地面电场的相关性及其科学价值

以雷雨云与大地组成的场强为E0的均匀场为参照系,求解避雷针尖端附近的电场E,首次得到避雷针电场与地面电场的相关性--E≥1×103E0.据此导出避雷针通过电晕放电可将地面场强控制于空气击穿场强的0.1%以下,从而为避雷针保护范围内被雷击中概率小于0.1%的实际观测结果提供了理论解释,从场的角度、量的方面拓展了人类对避雷针作用机理的认识.     

环境因素对正极性流光-先导转化过程的影响研究

在地闪连接过程中,正极性连接先导的始发和传播是决定建筑物是否遭受雷击的关键因素之一。但已有的正先导始发模型都是基于垂直于地面且形状规则的孤立接闪杆(避雷针),并不适用于形状各异的高大建筑物。因此,基于Gallimberti提出的流光-先导转化的热动力学模型,对已有的正先导始发模型进行了改进,并推广到任意形状的高大建筑物,分析了周围的环境因素(如温度、压强和湿度)对建筑物拐角位置处的正先导始发(或称为流光-正先导转化)过程的影响。结果表明:1)标准大气条件下,建筑物(长50 m、宽50 m、高100 m)拐角处流光-正先导转化所需要的最小电晕电荷量为0.522μC,转化时间为4.26μs,电晕电荷量越小,相应的流光-正先导转化的时间越长;2)当环境温度越低、湿度越大、压强越高时,流注茎-先导转化所需要的最小电晕电荷量越大,流注茎-先导的转化时间越短,其中,湿度的影响最大。     

电晕带电聚丙烯薄膜表面电荷和注入电荷分离测定研究

负电晕极化的聚丙烯薄膜存在有表面电荷和试料体内分布电荷。本论文首次提出了使用抵消电场法测出试料的总电量,再用热刺激电流法测出试料体内的电荷,实验结果表明在表面电荷为4×10~(-8)C/cm~2的范围内,由于试料表面的导电涂布,不会改变试料内部的电荷分布,因而可将注入电荷和表面电荷分离。实验结果还给出了注入电荷的平均距离及注入电荷所占总电荷的比例等,该研究对于驻极体及利用带电体静电作用的实际器件的使用和研究也有着具体的指导意义。     

避雷针原理演示实验中的疑点

在演示避雷针的工作时，有时会有异常放电现象发生，它不是在避雷针的尖端部分而是在其球形部分出现。因为避雷针的工作不是建立在尖端放电的基础上的，故这类演示实验应从物理教科书中删除掉。     

棒-板间隙在交直流预电压作用下的冲击特性

为了分析实际运行中稳态预电压对电力设备绝缘的影响 ,研究了在标准气象条件下 ,棒 -板间隙的操作冲击特性和交直流预电压的关系。研究结果表明 :正直流预电晕能提高气体间隙中正的操作放电电压 ,而负直流预电晕却能降低间隙的正操作冲击放电电压 ,且电极的棒直径越小这种效应越明显。正直流预电晕能减弱正操作冲击下的电晕特性 ,阻碍了正流注和先导的形成与发展 ,而负直流预电晕却能激励正流注放电 ,从而造成强烈的先导放电。在交流预电压作用下 ,间隙的正操作放电电压比无预电压作用下的纯操作放电电压低     

一种防直击雷方法——电感型限流接闪体

富兰克林 (Franklin)避雷针的二次雷击效应对信息技术设备的危害极大 ,对直击雷限流是当今防雷工程研究极有实际价值的课题。运用麦克斯韦 (Maxwell)电磁场理论 ,着重于场的观念及高频电磁波的弥散与光波的色散的一致性 ,对闪电过程和防直击雷机理作了分析 ,并与实验结果相吻合 ,从而阐明 :电感型限流接闪体取代 Franklin接闪针是可行的很有价值的一种防直击雷方法 ,可大大削弱二次雷击作用 ,适应当前信息防雷之需     

变电站35 kV终端安装构架避雷针的研究

直击雷保护是变电站防雷保护设计中的重要内容。变电站直击雷保护一般采用独立避雷针或构架避雷针 ,常规构架避雷针多安装于构架上。该文通过理论分析与计算阐述了 35 k V线路终端安装构架避雷针的可行性。 35 k V变电站采用线路终端塔顶安装构架避雷针 ,可在一定程度上降低防雷保护装置的工程造价     

光伏发电系统的防雷设计

针对当前太阳能光伏发电系统易遭受雷击的问题,通过分析雷电作用对系统的危害,提出了对室外的光伏组件采用法拉第笼和避雷针组成的双重避雷措施来预防直击雷及其产生的雷击电磁脉冲,对室内的控制器和逆变器等设备采用等电位连接和避雷器的方法来防止直击雷电感应和雷电波入侵,综合多级雷电防护措施,使太阳能光伏发电系统规范、有效、安全的运行.     

具有不对称结构的电晕放电模型的建立及应用

详细研究尖端电晕放电特征对深入探讨地闪连接过程(或称为闪击过程)以及先导发展和传播机制是极为重要的。在实际雷暴云下,地面尖端发生电晕放电时,通常均有风的存在(导致电晕扩散不对称),且地面通常具有多个尖端共存(电晕放电尖端的不对称性),在这些实际情况下,电晕离子在扩散过程中是很难对称分布的。然而由于现有的雷暴云下的电晕扩散模型多为一维模型或二维轴对称模型,对于不对称结构无法模拟,因此在模拟分析实际问题时具有一定的局限性。为了更好地模拟符合实际雷暴云环境下的电晕放电过程,建立了二维直角坐标系下的电晕放电模型。通过与实际观测和已有模式结果的对比,验证了本模式的模拟能力。并初步模拟了具有风或多针存在时的电晕放电过程,进一步证明了本模式的实际价值。     

求证避雷针雷电防护机理的新探索

在已求得了避雷针尖端与地面电场强度对比率的基础上,提出了避雷针雷电防护中的点电荷与针地引力对比度引雷理论,由其得出的保护角和保护半径的理论值与避雷针保护角法的经验值相符;理论与实际的相符表明,理论是对避雷针雷电防护过程中本来就存有的一些本质特征的如实反映,丰富和拓展了避雷针雷电防护理论基础.     

高于滚球半径的气罐的独立接闪杆设计

根据滚球法原理,结合实例,介绍了采用几何作图法和图解法直接进行高于滚球半径的气罐的独立接闪杆的设计方法.该方法简单实用,有效解决了特殊独立接闪杆设计的难题,为防雷工程设计施工人员提供了简便易行的方法.     

考虑绝缘闪络和杆塔的冲击电晕对输电线路中雷电波传播的影响研究

在中国设计变电站设备的闪电绝缘时,并未考虑由于冲击电晕效应使入侵波在沿传输线上传播时发生的衰减和畸变,因此对于电气的绝缘要求过于严格,对于交流传输线产生的电晕的研究十分的有必要。在电晕模型中加入了更加符合实际情况的传输线的杆塔模型和绝缘子闪络模型;这一模型更好地模拟出了实际的电晕对传输线的影响过程。利用上述原理建立了基于ATP-EMTP仿真软件应用实际的传输线上的电晕模型。通过仿真计算发现,由于电晕的存在,雷电波波头时间被拉长而且幅值减小,即波形发生了衰减和畸变。雷击点距测量点的距离越远、波头时间越长、畸变现象越严重。考虑了绝缘子闪络和有杆塔时模拟得到的输电线路有电晕情况下的雷电压波形,结果显示幅值小了79.8%;对于指导输电线路终端设备安装电涌保护器具有十分重要的现实意义。