屏蔽网格宽度以及接地情况对雷电波屏蔽性能的影响

研究屏蔽网格宽度以及接地情况对雷电电磁波屏蔽效能的影响有较强的意义。利用实际冲击平台,研究了在不同天线频率下金属网格的宽度以及接地情况对雷电波屏蔽效能的影响。研究表明:在同一种天线频率下,网格的宽度与对雷电波屏蔽效能之间存在反相关性的关系,即网格宽度越小,屏蔽效能越强。在冲击电流超过8 kA后,未接地时的屏蔽效果比接地时的效果要好,在1.75 GHz下尤为明显。     

孔缝腔体对雷电波屏蔽效能的特性研究

针对雷电波通过传输线在不同孔缝屏蔽腔内对电子设备造成损坏等问题,通过对孔缝屏蔽腔体屏蔽效能的理论分析,并采用(impulse current generated system,ICGS)雷电冲击平台模拟8/20μs波形的雷电流,对不同孔径的屏蔽腔体进行试验分析。试验表明:金属屏蔽腔体对1.75 GHz雷电电磁信号的屏蔽效能与2.5 GHz的雷电电磁波相比,其屏蔽效果更好;当屏蔽腔体表面的孔缝直径为30 mm时,腔体对雷电电磁波的屏蔽效果最好,范围为16.5 dB~18 dB,且当雷电波的波长大于其截止波长时,屏蔽腔体对雷电电磁波的屏蔽效果最佳。为腔体防雷工作提供了理论依据及数据参考。     

屏蔽体孔缝对雷电流屏蔽效能的影响

针对孔缝屏蔽腔内传输线上耦合雷电波的特性研究问题,对孔缝金属腔体屏蔽效能的理论分析,利用雷电试验冲击平台(ICGS)模拟产生雷电注入金属杆后模拟辐射雷电电磁波进行孔缝金属腔体屏蔽效能的实验。在孔缝数量一定时改变孔缝直径分析雷电电磁波进入金属腔体的特性。实验表明:金属腔体内部的天线接收到的电磁波信号基本上都是小于腔体外部的天线接收到的电磁波信号,即金属腔体对于雷电波产生的电磁波有屏蔽作用;改变孔径的大小,得出腔体的孔缝直径越小,雷电电磁信号对腔体的屏蔽效果越好范围为16.5dB-18dB之间;当金属腔体表面的孔缝直径一定时,改变金属腔体表面的孔缝数量,根据实验数据得出金属腔体表面的孔缝数量越少对雷电电磁波进入腔体的屏蔽效能越好,范围也是在16.5dB-18dB之间。根据屏蔽效能曲线的一次线性拟合方程得出随着雷电电流的增大,屏蔽效能有略微的减小,此现象是由于雷电电磁信号进入金属腔体内并在腔内发生多次折反射,使得屏蔽效能减小。     

不同频段的短路线SPD对雷电波的抑制作用分析

针对1/4短路线对于雷电波能量的抑制性能,利用8/20μs实验平台,对不同频段下1/4波长SPD进行冲击测试,研究其对雷电波的抑制作用。研究表明:随着冲击电流的增大,1.8 GHZ和2.1 GHz频段下1/4波长SPD的电压值均呈先增大然后迅速变小的变化趋势;1.8 GHZ和2.1 GHz频段的插入损耗值均在-10 db以下,表明了传输线路中接入1/4波长短路线型SPD对信号传输不产生影响,可以确保通讯线路中信号的有效传输。     

雷电电磁脉冲对风机机舱电磁环境的影响与防护研究

当风力发电机的机舱受到雷击时,机舱内会产生雷电电磁脉冲(LEMP),继而影响电子设备运行,甚至严重破坏电子设备.为了研究机舱内的LEMP,首先建立了非金属机舱的全尺寸模型.采用传输线矩阵法对机舱内雷电电磁环境进行了模拟分析.然后研究了在机舱上应用金属屏蔽网的防护措施,包括屏蔽网的网格尺寸和材质对防护效果的影响.结果表明,金属屏蔽网可以有效地降低机舱内的LEMP.屏蔽效果很大程度上取决于屏蔽网材料的导电性和网格尺寸.     

雷电阻尼振荡波冲击下气体放电管击穿性能的分析

针对气体放电管(gas discharge tube,GDT)在雷电阻尼振荡波冲击下击穿性能的问题,首先对气体间隙在交流电压作用下放电过程进行理论分析,采用雷电阻尼振荡波发生器对不同直流放电电压的气体放电管进行冲击试验,得出:随着雷电阻尼振荡波冲击电压的升高,气体放电管的放电电流不断增大;冲击过程中,残压先上升到大于直流放电电压,再下降并保持稳定,直至停止放电;气体放电管的吸收能量与冲击电压呈正相关;气体放电管的内阻随着冲击电压的增大而减小。为研究气体放电管在实际雷电中的应用具有一定的参考价值。     

气体放电管与压敏电阻级间能量配合的分析

针对气体放电管与压敏电阻在雷电波冲击下级间配合的问题,运用雷电波传输理论与雷电冲击电流发生器进行冲击试验相结合的方法.得出:在相同冲击电压下,气体放电管可以增大整体通流效果;气体放电管的残压随总通流呈线性增长,压敏电阻的残压值变化不大,并且与气体放电管的放电电压大小无关;气体放电管的放电电压越大,压敏电阻吸收的能量越多,SPD级间的能量配合效果也更佳。该结论在多级电涌保护器的使用中有一定参考价值。     

架空屏蔽电缆耦合雷电电磁脉冲过程研究分析

针对架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波形成过电压侵入室内造成设备损坏等问题。通过对雷电电磁波传输理论及屏蔽电缆耦合雷电电磁波理论的分析,建立架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波试验模型,采用impulse current generated system(简称ICGS)雷电冲击平台模拟8/20μs雷电流波形,对长度及终端负载不同的架空屏蔽电缆,分别做雷电冲击试验。得出以下结论:当屏蔽电缆悬空时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度呈负相关,与冲击电压值呈正相关;当屏蔽电缆终端阻抗匹配时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度、冲击电压值都呈正相关,但终端接地时,其耦合雷电电磁波能量将明显减小;屏蔽电缆长度越长,其耦合的雷电电磁波电压波形的周期越长,频率越大,能量衰减的越慢,且在波尾位置有明显的阻尼振荡。研究结果对架空屏蔽电缆雷电防护具有一定的指导意义。     

多脉冲下架空线缆耦合雷电电磁波特性分析

传输线缆在电力输送和信号传输领域中扮演着十分重要的角色,传输线耦合雷电电磁波产生的过电压、电流对整个传输线系统产生很大的影响。本文通过建立架空线缆、闪电通道一体化模型。利用模拟8/20μs单脉冲雷电流及多脉冲雷电流进行试验,得出结论如下:架空线缆耦合电压波形以阻尼振荡波形式衰减;耦合电压幅值整体随冲击电流的增大而增大,多脉冲条件下耦合电压幅值与冲击电流峰值不是对应的比例关系;单脉冲冲击下,耦合的能量随冲击电流峰值以指数形式增加,多脉冲冲击下,耦合的能量整体随冲击电流峰值的增加而增加,但是当耦合电压出现重叠、互连现象时,其会在几微秒内耦合到大量的能量,从而出现低雷电流高能量的现象。试验所得结果对架空导线在实际的防雷保护中有一定的参考意义。     

掺钢渣钢屑复合砂浆电磁屏蔽性能研究

选取钢渣和钢屑两种工业废弃物,混合掺入砂浆中制备得到环保低成本的电磁屏蔽复合砂浆,在测定其电阻率的基础上测量其在300 MHz~3 GHz频率范围内的电磁屏蔽效能。试验结果表明:钢渣钢屑复合砂浆的电磁屏蔽效能随着导电材料掺量的增加而增大,1 cm厚度试件屏蔽效能峰值达到16.63 d B;复合砂浆屏蔽效能随厚度增加显著增大,3 cm试件屏蔽效能峰值达36.31 d B,比同配合比1 cm试件增大了118%;屏蔽效能峰值所对应的频率也随导电物掺量与试件厚度的改变而变化。     

对屏蔽系数和安全距离计算公式的理解和探讨

分析屏蔽系数和安全距离计算公式的几个不合理之处:当钢材半径和屏蔽体的网格尺寸符合一定关系时,屏蔽系数的计算结果有可能为负值;闪电击于格栅形大空间屏蔽体以外,当网格宽度大于3.13m时,安全距离随网格宽度增大而减小;网格宽度小于2.69m时,雷电直接击在格栅形大空间屏蔽体上的安全距离小于雷电击在屏蔽体以外时的安全距离。     

金属管内同轴线耦合雷电电磁波特性的分析

针对雷电电磁波对具有金属管保护的架空同轴线造成传输信号干扰、设备损坏等问题，通过对同轴线耦合理论的分析，利用理论与试验相结合的方法，采用大型雷电冲击发生器模拟雷电流进行冲击试验，得到以下结论：随着冲击电流的增大，线缆上的耦合电压也越大，金属管内的同轴线耦合的电压总比管外的同轴线耦合电压更小，管径越大耦合电压更小，当管径达到一定尺寸时，可以将管内的同轴线耦合电压降低在1 V以下，有效保护线缆终端的电子设备不受到过电压而有损坏；由频谱图可知，耦合的最大振幅均集中在10 kHz;同轴线在终端屏蔽层接地时能有效减小耦合雷电电磁波产生的过电压，最后通过曲线拟合，反推出当冲击电流为35 kA时，长度为30 m的同轴线耦合的峰值电压为69 V,所得的结论对同轴线在进行雷电防护中有一定的参考价值。     

暂态抑制二极管在雷电阻尼振荡波冲击下的性能分析

针对暂态抑制二极管(TVS)在雷电阻尼振荡波冲击下的性能问题,对暂态抑制二极管的瞬态特性进行理论分析,利用雷电阻尼振荡波发生器进行冲击试验。得出:随雷电阻尼振荡波冲击电压的升高,TVS两端的残压呈上升趋势,冲击电压增大到一定值后残压呈稳定趋势;通流和吸收能量呈线性上升趋势;随着暂态抑制二极管击穿电压增大,在相同冲击电压下的能量吸收值越大;当冲击电压相同时,TVS击穿电压值与吸收能量呈正相关。     

500kV线路杆塔雷电冲击全波电磁暂态特性研究

为了研究土壤电阻率、雷电流幅值以及波前时间等不同因素对500kV线路杆塔在雷击时杆塔全波电磁特性的影响,建立了线路-杆塔-接地极一体化模型,计算了雷电冲击下考虑不同雷电流参数、土壤电阻率参数的500kV输电线路杆塔电磁暂态特性影响。计算结果表明,避雷线分流大小随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,波前时间的改变对其影响较小;通过引下线向土壤散流的电流随着土壤电阻率的减小和雷电流幅值的增大而增大;接地体电压和横担电压均随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,并不改变峰值出现时刻,波前时间的改变会同时改变峰值和出现时刻。     

两级ZnO压敏电阻间串联电感应用的分析

针对退耦电感在多级电涌保护系统中应用的问题,通过对雷电波经过串联电感的理论分析,串联电感对雷电波的传输有阻碍的作用,降低雷电波的陡度。利用理论与试验相结合的方法,采用雷电冲击平台模拟8/20μs的雷电流,对两级ZnO压敏电阻组成的电涌保护系统串联不同的退耦电感进行冲击试验,试验得出:两级相同参考电压的ZnO压敏电阻配合应用中,第一级ZnO压敏电阻残压及通流均大于第二级,第一级ZnO压敏电阻在雷电过电压的防护中主要起到释放雷电波能量的作用;在相同雷电冲击电压下,退耦电感的电感值越大,第一级ZnO压敏电阻通流、残压及吸收能量将增加,第二级ZnO压敏电阻通流、残压及吸收能量将减少。在限压型电涌保护器的实际应用中具有参考价值意义。     

风力发电机的雷电绕击分析与防护

通过引雷空间法中的吸引半径理论讨论风机绕击现象,计算最大屏蔽失效概率和绕击概率。利用ATp-EMTP搭建风机叶片、塔筒和接地体模型,分析在机舱和塔筒间增设引下线对雷电流分流的效果。分析结果表明:风机最大屏蔽失效电流和绕击概率随着叶片旋转角度的增大而增加;叶尖接闪器并不能实现对机舱的完全防护,需要在机舱尾部安装接闪杆;增设引下线能够提供一条良好的雷电流泄流通道。需要采取相应措施防止机舱接闪杆对风速仪、导航灯等设备的雷电反击危害。     

配网线路避雷器雷电放电电流和吸收能量特性分析

配网线路避雷器雷击放电电流特性是其动作负荷、残压、型号选择、试验考核和运行寿命评估的关键依据。在建立配电网输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序ATPEMTP对无避雷线的典型10 kV配电线路在不同雷击途径下流经线路避雷器的雷电放电电流和吸收的雷电放电能量进行了计算分析。研究了不同波形、幅值雷电流侵入时,不同杆塔冲击接地电阻下,线路避雷器的放电电流和吸收能量特性,分析了雷电流幅值、波形、冲击接地电阻对放电电流的幅值、波头时间、波尾时间和避雷器吸收能量的影响。研究结果表明:雷直击线路时,避雷器放电电流幅值和吸收能量均随冲击接地电阻阻值的增大而减小,而雷击塔顶时相反。     

风机基础外引接地有效长度分析

外引接地是降低风机接地电阻的常用措施,必须详细研究雷电流作用下风机外引接地的有效长度及其影响因素。利用PSCAD软件建立风机叶片、塔筒和外引接地系统模型,考虑冲击电流作用下外引水平接地体的散流特性和火花效应。讨论土壤电阻率、波头时间对外引接地有效长度的影响,拟合出相应函数关系。分析结果表明:采用外引接地措施能够降低接地体的冲击接地阻抗,但外引接地体存在一个明显的有效长度,超过有效长度后对降低冲击接地阻抗几乎没有效果。外引接地的有效长度随着波头时间和土壤电阻率的增加而增大,三者之间存在一个幂函数关系。风机接地采用外引接地措施时应选取恰当的接地体长度,并非越长越好。     

雷电冲击下杆塔接地阻抗特性研究

降低杆塔冲击接地阻抗是提高输电线路耐雷水平、降低雷击跳闸率的重要措施之一。目前采用的工频接地电阻乘以冲击系数得到冲击接地阻抗的方法与实际工况存在差异,随着接地体尺寸、埋设方式、土壤分布和雷电流参数变化,这种差异越来越大,因此研究杆塔接地体在雷电流下的冲击特性具有重要的意义。基于电路理论的方法,采用ATP-EMTP软件,考虑雷电流的高频特性和高幅值特性,建立了对杆塔接地体的细化仿真模型,模拟电感效应和火花效应的实际效果,并利用该模型对雷电冲击下杆塔接地阻抗特性进行研究。     

新型接地模块对雷电能量吸收效果试验分析

针对雷电防护中接地存在的隐患问题,介绍了新型接地模块的组成及工作原理,并采用冲击电流发生器系统(impulse current generated system,ICGS)雷电冲击平台模拟8/20μs波形的雷电流,对接地模块进行雷电冲击试验,得出:当冲击电压在5 kV~40 kV时,随着冲击电压的增大,接地模块的内阻不断减小,接地模块的吸收能量不断增加,其能量吸收百分比在减小,即:冲击电压与接地模块的内阻、能量吸收百分比呈负相关,与其吸收能量呈正相关。且在此冲击电压范围内,接地模块的内阻值在0.11Ω~0.065Ω的范围内变化,其泄流效果较传统接地模块更佳。