基于长间隙放电研究雷电屏蔽问题的进展

长间隙放电是研究地面物体雷电屏蔽问题的最有效手段之一。首先介绍了国内外在雷电击距、直击雷防护措施的屏蔽性能试验和雷电迎面先导过程研究3个方面所取得的进展,并结合最新开展的长达6 m间隙尺度的放电试验观测,对现阶段上述3个方面研究所存在的问题进行了分析。认为基于雷电击距建立的电气几何模型(electric geometry model,EGM)仅适用于小尺度目标物的雷电屏蔽性能分析,现有的雷电屏蔽模拟试验方法仅能近似模拟不存在雷电迎面先导时的雷击过程,无法完全证明以提前流注发射模型装置为代表的非传统防雷装置具有比传统措施更优越的屏蔽性能。大尺度目标物的雷电屏蔽问题应聚焦于雷电迎面先导过程的研究,建立并完善雷电迎面先导过程的模拟试验方法和物理仿真模型。     

基于长间隙放电研究雷电屏蔽问题的进展EI北大核心CSCD

长间隙放电是研究地面物体雷电屏蔽问题的最有效手段之一。首先介绍了国内外在雷电击距、直击雷防护措施的屏蔽性能试验和雷电迎面先导过程研究3个方面所取得的进展,并结合最新开展的长达6 m间隙尺度的放电试验观测,对现阶段上述3个方面研究所存在的问题进行了分析。认为基于雷电击距建立的电气几何模型(electric geometry model,EGM)仅适用于小尺度目标物的雷电屏蔽性能分析,现有的雷电屏蔽模拟试验方法仅能近似模拟不存在雷电迎面先导时的雷击过程,无法完全证明以提前流注发射模型装置为代表的非传统防雷装置具有比传统措施更优越的屏蔽性能。大尺度目标物的雷电屏蔽问题应聚焦于雷电迎面先导过程的研究,建立并完善雷电迎面先导过程的模拟试验方法和物理仿真模型。     

避雷针迎面先导发展物理过程仿真研究

开展避雷针迎面先导起始及发展过程的仿真研究对建立正确的雷电屏蔽分析模型具有重要意义。基于长间隙放电的物理机制,建立了包括正极性电晕起始与流注发展、先导起始、先导–流注体系发展等物理过程的迎面先导发展物理过程仿真模型,并使用实验室和自然雷电条件下的迎面先导发展过程观测结果对其进行了验证,最后采用该模型对避雷针迎面先导特性进行了分析讨论。结果表明:该模型的计算结果与实验室条件下和一次自然雷电条件下获得的正极性迎面先导发展过程观测结果相吻合;迎面先导起始时刻随着雷电流幅值和避雷针高度的增加而提前;避雷针迎面先导的发展过程主要受雷电流幅值、避雷针高度影响,其发展速度随着下行先导的趋近而逐渐增加;由实验室条件下的正极性棒–板间隙放电获得的先导起始特性直接用于自然雷电中正极性迎面先导起始的计算,以及在迎面先导发展过程的计算中假设迎面先导发展速度与下行先导发展速度成一固定比例是不合适的。     

侧针对改善特高压交流输电线路雷电屏蔽的实验观测

为探讨避雷线加装水平侧针对改善特高压交流输电线路雷电屏蔽性能的机理,开展了1:10和1:20特高压交流线路缩比模型下雷电屏蔽模拟实验及其放电观测,对实验结果进行了分析,并重点结合放电物理过程探讨了放电击中点的选择性和侧针屏蔽增效的机理。研究发现:下行先导初期发展过程中随机取向与各目的物迎面放电的竞争过程都与放电击中点的选择密切相关,下行放电与迎面放电也是相互作用与影响的;在各种间隙结构下,侧针的长度在大于对应间隙的临界电晕半径时才能起到明显的屏蔽增效作用。     

雷击输电线路上行先导起始与发展特性模拟试验研究

上行先导是分析雷电绕击输电线路的关键因素之一,由于雷电放电的随机性,鲜有输电线路上行先导的直接影像资料,因而上行先导是否存在是电力系统防雷研究的一个热点。现有的上行先导仿真计算模型主要由棒-板及热力学的结论间接推导所得,缺乏实际输电线路的实验依据。在昆明国家特高压实验基地对输电线路上行先导起始及其发展特性开展了模拟试验研究,经过仿真分析,设计并采用5～8m的板棒-线间隙进行模拟试验,施加最高达3.6MV、200/2 000μs波前的冲击电压,利用最高拍摄速度为106帧/s的高速摄像机对放电过程的放电形态进行观测,利用3dB带宽范围为0～6.5MHz的同轴分流器进行了电流测量。通过500余次试验及其结果分析,发现在该试验条件下,导线和地线上明显有上行先导产生,其发展速度约为1.2～3cm/μs,与正极性操作波下棒-板间隙放电的先导速度基本一致。仿真分析发现,大多数自然雷情况下,输电线路临界半径处场强高于上行先导起始场强的时间比该文试验工况中更长,因此推断自然雷击输电线的过程中上行先导是很有可能存在的。     

接地电阻对引雷塔引雷能力影响模拟试验

引雷塔接地电阻在不同土壤电阻率下各不相同,为研究引雷塔的引雷能力与引雷塔接地电阻之间的关系,设计了1∶12.5缩比模型引雷塔,在长度为1 m的空气间隙条件下,利用波形参数为-250μs/2 500μs的负极性操作波对分别接10Ω和100Ω接地电阻的模型塔进行了50组接闪放电试验,并对放电过程进行了观测。结果显示:相同条件下,接10Ω接地电阻的模型塔接闪放电次数为接100Ω接地电阻模型塔的2.85倍。试验结果表明:引雷塔的引雷能力和接地电阻的大小呈现负相关,即接地电阻越小,引雷塔的接闪概率越大。引雷塔的接地性能对其吸引雷击有影响,减小引雷塔的接地电阻有利于提高其对雷电的接闪能力。     

一次自然雷击过程的光学观测分析

雷击过程光学观测是研究雷击放电物理过程最直观的手段,长期坚持开展自然雷击放电光学观测有助于改善我国雷击光学观测数据匮乏的现状。鉴于此,分析了一次下行先导并未与迎面先导相连接的雷击放电过程的光学观测结果。根据观测结果,获取了下行先导和迎面先导的发展轨迹,计算得到了先导发展的特征参数,包括:负极性下行先导2维发展速度为(1.98~7.28)×105 m/s,平均值为3.78×105 m/s;正极性迎面先导2维尺度达到56.99m,2维发展速度为4.8×104~3.08×105 m/s,持续时间为(462.5±18.5)μs。由于观测对象高度接近我国特高压同塔双回输电线路杆塔高度,观测的迎面先导发展过程可为这类线路的防雷设计提供参考。对下行先导未与迎面先导相连接的原因进行了初步分析,证实了在下行先导发展随机性的影响下,迎面先导起始并不能保证成功拦截下行先导。最后对未来开展自然雷电光学观测研究应采用的观测方法提出了建议。     

雷电拦截新技术在高压输电线路的应用研究

输电线路雷电防护主要依据电气几何模型-保护角法进行设计,是用一次放电(单脉冲)、多次重复实验统计得出。雷击放电包含多个脉冲,单脉冲放电不能完全反映雷电多脉冲放电的物理过程。文中采用CIGRE授权出版的《雷电参数的工程应用》中的观测数据,给出了雷电放电的5个阶段及主要物理参数,同时就避雷针与雷电拦截器对雷电的接闪过程物理参数进行计算。最后,比较分析现有高压输电线路防雷技术的特点和局限性,提出了雷电拦截新技术的应用方法。     

旋转状态下风机叶片雷击接闪特性的实验研究

风机雷击事故频发,严重威胁风电场正常运行。现场观测数据表明,旋转风机更易遭受雷击。对此该文设计1:30缩比可旋转3MW风机模型,模拟真实风机旋转叶尖线速度,使用正负极性标准操作波,利用长间隙放电模拟真实雷电,开展旋转状态下风机叶片防雷装置接闪特性研究。实验结果表明,旋转会对接闪过程中叶片接闪点分布与接闪后放电通道产生影响,放电具有明显的极性效应。旋转使得正极性放电下叶片接闪器拦截效率下降;对负极性影响较小。正极性放电更易击中远离叶尖部位。成功接闪后,接闪点附近放电通道因叶片旋转发生偏移,产生"拉弧"现象,造成叶片损伤,并与实际风机受损情况相对应。所得结果为风机叶片防雷优化设计提供参考。     

雷电绕击机理分析

对不同高度、不同幅值的雷电先导进行了分析研究,根据雷电先导的绕击特性和不同雷击目的物的接闪效能,提出了“绕击充要条件”和“定位迎面先导”概念,制定了雷电绕击防护对策。     

雷击避雷系统时室内配电线路的分流状况

利用 PSCAD/ EMTDC软件计算分析了雷击建筑物时雷电流在室内配电线路中的分流状况 ,对配电系统不同接地方式、供电方式及模型参数变化的分析的结果有利于合理选择避雷器通流容量等参数     

避雷针防雷安全的技术分析

避雷针原理按照通常的解释,就是避雷针的作用像雨伞为人们遮雨一样,覆盖着它一定范围内的建筑设施,一旦有雷电进入到了这个伞状的范围,雷电就会被避雷针吸引过来,再通过本体泄入大地,从而使伞状以下的建筑不被雷击(如附图)。但究竟是否如此,避雷针防雷、避电作用怎样?避得效果如何?这里本人从基本原理上阐述一些看法。一般来说空中带电的雷云,在没有与其他异性带电物体放电时,只是带电的云团(雷云),它所带的电能也只是静电,只有在它与异性带电物体接触或击穿放电时,才形成了所见到的闪电、声响,即雷电现象。雷云放电的条件是:①雷云与被放电…     

防雷装置在火箭引雷试验中的接闪现象分析

通过火箭引雷试验记录了避雷针和半导体消雷器两种防雷装置在雷电下接闪 (包括回击 )的图像、地面场强、回击次数及最大雷电流幅值数据 ,试验及分析表明 :避雷针对雷电闪络的通道有吸引作用但其保护角 <4 8°;消雷器的半导体长针在接闪过程中可自动并联放电和沿面闪络。     

利用雷电参数划分深圳雷区分布

根据雷电定位系统记录的深圳地区近8年来雷电活动数据,对深圳地区1999-2007年的雷电活动日、地闪密度、雷电流幅值等雷电参数进行统计分析,得到各典型雷电参数的分布特征,并绘制了深圳地区雷区分布电子地图.通过与深圳电网110～500 kV输电线路多年运行结果进行比较,所绘制的雷区分布图同深圳电网输电线路雷击故障跳闸实际运行经验基本吻合,可用于指导深圳地区新建输电线路防雷设计及已运行线路的防雷改造.     

避雷针和半导体消雷器的火箭引雷试验分析

介绍了对普通避雷针和半导体消雷器进行的火箭引雷试验,列出了全部试验结果,包括用普通照相机的B门进行静态拍摄所得的典型照片以及用示波器记录的雷电流波形。讨论了雷击半导体消雷器和普通避雷针间的显著差别,说明半导体消雷器具有极大的限流能力。     

配电变压器雷击建模及雷电防护

配电变压器(简称配变)作为配网的重要组成部分,绝缘水平低,易遭受雷电过电压的侵害,其安全运行对配电网稳定性及可靠性具有十分重要的意义。采用散射参数测量法,测量配变散射参数并经数据处理获得配变的阻抗幅频特性,经电路拟合构建了适用于雷击情况的配变宽频模型,并经基于模拟退火法的粒子群算法对等效电路参数进行优化,实测结果表明配变实际输出响应与文中宽频模型仿真结果吻合度较高。基于该宽频模型分析了冲击电晕对配变过电压传播的影响以及配变防雷保护措施,结果表明冲击电晕显著减小配变过电压幅值,配变低压侧加装避雷器对其防雷作用明显。     

发电厂雷害事故及防雷措施分析

雷害事故往往让人们忽视,一旦发生会造成很大的破坏性和一定的危害,所以预防性措施一定要引起人们的注意并且高度的重视。要将生产生活中的危害降到最低,还要合理有效的改良、改进防雷措施。     

关于雷电及“消雷器”研究的思索

对目前雷电、雷电危害防护及“消雷器”研究中的某些问题提出了看法,对今后在这方面的研究方向提出了自己的观点。     

电网雷害风险评估及防雷措施研究

以电网遭受雷害多影响因子作为研究重点,采用层次分析与模糊数学相结合理论,对高压电网展开雷害风险评估研究。以某地500 k V高压电网为工程背景,以雷击跳闸率、雷击重合闸率、手动强送成功率、供电可靠性、线路重要性等级、运行时间、设备损害性指标为评估电网雷害风险的分析因子,将该地电网雷害风险等级定为Ⅲ级中等雷害风险,并对此提出针对性的防雷措施,以给工程实际提供指导与借鉴。     

煤矿的雷击安全隐患及防雷保护

煤矿因其所处的特殊的地理环境而极易遭受雷击,从现实情况中也不难看出近年来煤矿因遭受雷击而造成的生产事故不断发生。本文分析了煤矿易遭雷击的原因,煤矿的雷击安全隐患,从而将煤矿各部位和系统易遭受的雷击损害形式进行了归类,并进一步针对不同雷击损害形式对煤矿的各部位和系统做了必要的防雷保护设计。希望本文对目前的煤矿防雷工作有所帮助。