雷电辐射电磁场下高压铁塔瞬态电磁散射特性

为了准确分析雷电辐射电磁场对电力设备的影响,该文基于Heidler函数的雷电流近似数值模型,推导了水平理想导体地面上雷电电磁场的近似计算公式。运用时域积分方程方法分析了雷电辐射电磁场下铁塔的电磁散射特性。结果表明,铁塔表面感应电流幅值与雷击点和铁塔的距离有关,与雷击点和铁塔的方位角无关。     

城市地铁交通雷击风险评估与模拟仿真研究

雷电灾害是城市地铁交通安全运行的潜在危险因素,因此对地铁进行科学规范的雷击风险评估并采取针对性的防雷技术措施就显得非常重要。借鉴自然灾害风险区划的理论及方法,提出了城市地铁交通沿线区段、地面建筑单体雷击风险评估的方法,建立了地面高架站接触网架空地线雷击感应过电压仿真模型。以呼和浩特地铁交通项目为实例,给出了地铁沿线区段雷击区域评估指标,通过对地铁沿线的地闪定位、雷电灾害、土壤电阻率及周边环境等数据资料的分析计算得出区域风险评估结果;并对雷击极高风险区段的地面建筑物单体进行了评估,结果表明入户管线附近落雷是建筑物单体总雷击次数的主要因素;进而对雷击附近大地在高架站接触网架空地线产生的感应过电压进行了模拟计算,给出了雷击点距架空地线的距离、高架桥高度以及架空地线支柱接地电阻和间距等因素对感应过电压的影响规律。城市地铁交通全线段及差异化防雷评估技术手段,为城市地铁交通防雷设计和安全运行提供更加客观准确的科学依据。     

城市地铁交通雷击风险评估与模拟仿真

雷电灾害是城市地铁交通安全运行的潜在危险因素,因此对地铁进行科学规范的雷击风险评估并采取针对性的防雷技术措施就显得非常重要。借鉴自然灾害风险区划的理论及方法,提出了城市地铁交通沿线区段、地面建筑单体雷击风险评估的方法,建立了地面高架站接触网架空地线雷击感应过电压仿真模型。以呼和浩特地铁交通项目为实例,给出了地铁沿线区段雷击区域评估指标,通过对地铁沿线的地闪定位、雷电灾害、土壤电阻率及周边环境等数据资料的分析计算得出区域风险评估结果;并对雷击极高风险区段的地面建筑物单体进行了评估,结果表明入户管线附近落雷是建筑物单体总雷击次数的主要因素;进而对雷击附近大地在高架站接触网架空地线产生的感应过电压进行了模拟计算,给出了雷击点距架空地线的距离、高架桥高度以及架空地线支柱接地电阻和间距等因素对感应过电压的影响规律。城市地铁交通全线段及差异化防雷评估技术手段,为城市地铁交通防雷设计和安全运行提供更加客观准确的科学依据。     

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.     

直击雷作用下浮顶储罐的电压分布

制作了大型浮顶储罐的等比例模型,研究了储罐模型浮顶在直击雷作用下,使用1根和6根铜编织带时储罐浮顶中心、浮顶边缘、罐壁及罐底各点对地电压分布情况,还使用有限元电场分析软件对储罐罐体以及浮顶上的电压分布进行了计算.结果表明,增加铜带数量可以有效降低浮盘和罐壁间的电位差,从而在一定程度上减少电火花的产生.     

光纤复合架空地线雷电直接效应的实验研究

基于对现行的光纤复合架空地线(OPGW)雷击测试标准及研究现状的分析,提出了OPGW连续时序雷电直接效应的实验方法,并建立了雷电流B分量与连续电流C分量组成的多重连续时序雷电直接效应的实验平台,评估雷电流C分量的幅值和作用间隙对OPGW雷击损伤的影响规律,探索雷电流对OPGW的作用机理及散流特性。研究发现:随着C分量转移电荷量的增加,OPGW外层铝包钢股线熔断烧蚀程度不断加剧,雷击过后的温度不断升高。在转移电荷为200C时,雷击后瞬间OPGW表面的温度超过3 700℃,约30%的股线发生严重损伤。随着雷击实验作用间隙由5cm增加至6cm,OPGW试品雷击后的温升减小40%,损伤程度也有所减轻。研究内容能够为OPGW雷击实验方法的规范及防雷特性的评估提供基本实验支撑和理论依据。     

内设防雷引下线风力机雷击暂态特性分析

风力机塔筒内部增设引下线提供了一条新的防雷思路,但需要详细分析引下线泄流过程对塔筒内部电气线缆电磁干扰影响。通过EMTP软件搭建风力机叶片、塔筒和接地系统模型,分析引下线与塔筒分流情况,考虑引下线与内部电气线缆电磁耦合作用,计算不同高度处引下线与电缆线间电位差及平均电场强度。讨论引下线与电缆线安全距离及其受雷电流波头时间和土壤电阻率影响。研究结果表明:增设内部引下线后,绝大部分雷电流经由引下线泄散入地;引下线与电缆线间电位差可达MV级别,二者间平均电场强度极易击穿周围空气,发生侧向闪络;但引下线与电缆线间电位差随着塔筒高度的降低发生极性反转,平均电场强度也呈现出先降低后增加的变化趋势。缩短引下线与塔筒间等电位连接间距能够降低引下线和电缆线间电位差与平均电场强度。引下线与电缆线间的安全距离随着雷电流波头时间的缩短和雷电流幅值的增加而增大,随着土壤电阻率的降低而减小。增设内部引下线需要合理设置其与塔筒等电位连接间距和与内部电缆线安全距离。     

电子信息系统感应雷防护技术探析

针对电子信息系统感应雷防护存在的漏洞,分析了感应雷入侵并破坏电子信息系统的机理;列出了感应雷击入侵通道和侵害方式;对避雷针接闪时产生的感应雷进行了详细介绍,并重点阐述了电子信息系统感应雷防护技术,给出了电子信息系统的具体雷电防护措施。     

探讨高压线路雷击杆塔感应过电压的仿真技术

本文介绍一种结合现代计算机及软件技术的感应过电压数字仿真方法,可以对雷击杆塔时感应过电压的幅值及波形进行仿真,获得更为;隹确的雷电过电压参数,为高压电网输电线路的防雷研究提供了有价值的参考。我国现行电力线路雷击感应过电压的计算规程已不适用于高压电网对雷击杆塔时的计算,需要对此作深入研究。     

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.     

如何防雷电

雷电的火灾危险性 雷电是一种大气中放电的现象,其主要特点有:冲击电流大,其电流高达几万至几十万安培;时间短,一般雷击分为三个阶段,即先导放电、主放电、余光放电,整个过程一般不会超过60微秒;雷电流变化梯度大,雷电流变化梯度大,有的可达10千/微秒;冲击电压高,强大的电流产生的交变磁场,其感应电压可高达上亿伏.     

基于大别造山带电磁测深数据的磁暴感应地电场分布特性分析

为探明磁暴期间大别造山带的地面感应电场分布特性,通过引入大别造山带的大地电磁测深数据,结合2004年11月7—9日强磁暴期间武汉地磁台站的秒级磁场数据,进而计算磁暴感应地电场的方法研究了磁暴期间地面感应电场频域下的电场强度幅值最大值及对应的频率分布.结果表明:磁暴期间频域下电场强度幅值分布不均匀,而且部分数值较大;频域下电场强度南北分量幅值普遍大于东西分量幅值;频域下电场强度幅值最大值对应频率分布相对集中,且频率较小,更加接近直流.可见在接近直流的频率下,会集中产生较大幅值的电场,对各种人工系统产生较大干扰,需引起足够重视.     

雷电对计算机设备的危害及其防治

雷电及浪涌灾害是一种低概率、高危害性的事故,在发生时往往导致严重的生命和财产损失。随着近代高科技的发展,尤其是微电子技术的高速发展,雷电侵害计算机设备越来越频繁,损失越来越大,需要积极的加以预防。雷电防护措施主要包括：直击雷防护、反击雷防护、感应雷防护三大部分。采用接闪、分流、屏蔽、均压、等电位、接地等技术措施。保护建筑物、设备、不受雷电损害,以及减弱雷击巨大的雷电流沿着建筑物泄入大地时对建筑物内部空间,计算机设备产生的各种影响及损害。     

基于PSCAD/EMTDC软件的配电线路感应过电压计算方法

对配电线路的感应过电压及耐雷性能进行研究。通过相模变换将Agrawal模型转换为模量的波动方程,根据特征线法对波动方程进行分析,得到感应过电压的等值计算电路,并对雷电电磁场的计算方法进行简化。建立感应过电压在PSCAD/EMTDC软件中的计算模型,与数值计算方法比较以验证模型的准确性,分析土壤电阻率对感应过电压的影响及避雷器、耦合地线降低感应过电压的效果。结果表明,应对土壤电阻率较高地区配电线路重点保护;线路绝缘水平较低时(150 kV)要有效降低感应过电压,在土壤电阻率较低、较高时避雷器间距分别不宜大于400 m、200 m,绝缘水平较高(300 kV)且土壤电阻率较高时,避雷器间距不宜大于400 m;耦合地线与线路高度差越小,降低感应过电压效果越明显。     

圆形金属线圈雷电感应电压和感应电流数值模拟分析

为明晰雷电电磁场在圆形金属线圈中产生感应电压和感应电流特性,利用有限元法模拟分析了雷电通道周围圆形金属线圈的雷电感应电压和感应电流随距离、随时间的变化特征,以及与不同金属材质的关系。结果显示:感应电压随时间先增大后减小,增大速率和减小速率接近。感应电压出现最大值的时间早于感应电流波形最大值的时间,不同材质的金属线圈感应电压数值随时间、随距离的衰减变化特性一致。感应电流的波形和用作激励源的雷电流波形相似,感应电流随时间增大速率大于其减小速率。对比感应电压随时间的衰减速度,感应电流衰减的较慢。在相同条件下,不同材质线圈感应电流的最大值从大到小依次是铜、铝、钢,随着间距的增大,不同材质线圈感应电流数值绝对差随之减小。在感应电流作用下,钢线圈升温最高,铝线圈次之,铜线圈最低。研究结果雷电防护特别是雷电感应电压和感应电流防护提供指导和参考。     

飞机雷达罩雷电防护设计仿真研究

文章研究了飞机雷达罩雷电防护设计参量变化对雷达罩内、外感应电场强度的影响规律,利用EMA3D静电场仿真方法,探究了飞机雷达罩的相对介电常数、分流条长度和数量对罩体感应电场强度的影响趋势。研究结果表明,雷达罩相对介电常数小于10时对其内、外感应电场强度影响较为明显。对某典型雷达罩进一步开展了雷电防护设计研究,获得了不同分流条长度和数量对感应电场强度的影响规律。     

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.     

纽扣式分流条布局对天线罩内雷电感应电场影响

为了提高纽扣式雷电分流条的雷电屏蔽能力,文章基于天线罩的雷电屏蔽试验工况,在有限元软件COMSOL中建立了天线罩雷电屏蔽模型,从分流条长度、数量以及天线与罩体距离3个方面,仿真分析了纽扣式雷电分流条布局对天线周围感应电场强度的影响趋势,获得了纽扣式分流条布局对天线罩雷电防护能力的影响规律,并通过试验验证了仿真结果的有效性。研究结果表明:随着纽扣式分流条长度和数量的增加,天线附近电场强度呈递减趋势,分流条长度超过天线自身高度约40%后,该趋势变缓;分流条数量达到经验公式所求数量后,该趋势同样变缓;随天线与罩体距离的增大,天线周围电场强度会有小幅增强。研究成果可为机载天线罩防雷设计和优化提供参考。     

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。     

飞机复合材料结构对雷击附着点的影响

为了确定使用复合材料结构的飞机雷击特性,采用基于传输线矩阵法的数值仿真技术对飞机的雷击附着特性展开研究。以波音777飞机为例,依据SAE-ARP5416和国内相关标准规定的雷击附着点试验方法,对其进行了全尺寸建模仿真,得到了复合材料在不同设置条件下飞机表面感应电场强度大小及雷击附着点分布的特点。仿真结果表明：当机身采用复合材料结构时,飞机表面的感应电场强度值降低,飞机遭雷击的概率下降;复合材料的相对介电常数增高,对飞机表面感应电场的强度值影响很小;飞机表面复合材料的电导率越高,飞机表面感应电场的强度值越大。