25～100 MHz频段闪电脉冲辐射能量频谱特征

对闪电不同放电过程中辐射能量频谱特征的观测分析结果表明，经25MHz高通滤波器对闪电辐射能量的低频成分抑制后，所得到闪电不同放电过程期间的宽带辐射信号，其能量谱分布有较大的差异，在25－100Mhz频段内，地闪较低频段的辐射强于云闪、云闪、地闪预击穿过程 和K变化过程峰值辐射能量处于相对较高的频段，表明这些过程可能以较小尺度的放电为主要特征：梯级先导和直窜先导过程初始阶段辐射能量主要集中在较高频段，而接近地面时则集中在较低频段，表明先导在向地面发展过程中放电尺度逐渐增大。     

地闪放电过程的甚高频辐射特征分析

为了研究闪电的甚高频辐射特征，自行研制了闪电甚高频辐射脉冲探测和定位系统，并将其用于对地闪的280MHz辐射电场进行了观测。研究了4次地闪的甚高频辐射波形及其特征，得出地闪在该频段的辐射可分为3类，孤立脉冲、连续脉冲和多个孤立脉冲，进一步分析给出了这三类辐射脉冲信号在闪电的不同阶段发生的频数和所占的比例，统计分析结果表明在地闪的预击穿过程中孤立脉冲电场波形所占的比例最大，而在梯级先导过程中连续脉冲电场波形所占的比例最大，预击穿过程中的多个孤立脉冲数大于梯级先导中的多个孤立脉冲数，最后对这种现象的产生机制进行了探讨，认为此现象是由于梯级先导的电磁辐射比预击穿过程强而造成的。     

电机定子线棒绝缘表面放电和内部放电特征对比研究

电机定子绕组端部绝缘间隔垫块、主绝缘等固体绝缘由于表面缺陷和内部缺陷将产生局部放电，区分不同类型的局部放电对电机定子检修维护和状态评估具有一定意义。本文利用环氧树脂设计了4种固体绝缘表面缺陷、6种固体绝缘内部缺陷模型放电试验来模拟定子线棒端部固体绝缘的局部放电，采用脉冲电流法测试其局部放电信号，分析了其放电脉冲频谱特征、放电脉冲相位等信息。结果表明：表面缺陷模型局部放电脉冲频谱特征峰的峰值频率约在2～3MHz附近，内部缺陷模型局部放电脉冲频谱特征峰的峰值频率约在10～30MHz之间；固体表面的放电正脉冲幅值较大而负脉冲幅值较小，固体内部放电正负脉冲幅值均较大且放电分布近似；固体表面放电在相角为0°和180°附近没有明显的脉冲；对于固体内部放电，当气隙较小时，在0°和180°附近没有明显的脉冲，当气隙较大时，放电在0°和180°具有明显的脉冲。     

空气针尖负电晕放电的特征辐射谱

为得到针尖负电晕放电的辐射特征,采用针-环结构对不同空气条件下负电晕放电的辐射谱进行了实验测试。结果表明,在给定电极件下,空气负电晕放电具有一定的特征辐射谱,频率〈100MHz。这种特征辐射谱的位置不随放电电压（电流）和气体等条件变化;特征辐射强度与放电电压无关,但与空气的气压和气流有关。空气负电晕放电的特征辐射与Trichel脉冲的形成过程相关,电流脉冲的上升沿决定特征频谱的位置和幅度。     

±800kV宾金线浙江段线路走廊雷电活动参数分析

为掌握±800kV宾金线浙江段线路走廊的雷电活动参数以作为线路防雷计算等工作的基础,利用雷电监测系统,对其进行网格划分,并对2010~2016年雷电参数进行了统计分析。结果表明,±800kV宾金线浙江段线路走廊靠近浙赣边界和金华换流站两段的雷电日数、地闪密度较大,属于雷电活跃区域;雷电流幅值累积概率分布可用IEEE推荐公式取得良好的拟合效果;沿线正地闪的主放电回击次数小于负地闪的主放电回击次数;不同年份雷电日、地闪密度差异较大,正地闪比例、雷击主放电回击次数均值保持稳定。     

±800kV宾金线浙江段线路走廊雷电活动参数分析

为掌握±800kV 宾金线浙江段线路走廊的雷电活动参数以作为线路防雷计算等工作的基础,利用雷电监测系统,对其进行网格划分,并对2010~2016年雷电参数进行了统计分析.结果表明,±800kV 宾金线浙江段线路走廊靠近浙赣边界和金华换流站两段的雷电日数、地闪密度较大,属于雷电活跃区域;雷电流幅值累积概率分布可用IEEE推荐公式取得良好的拟合效果;沿线正地闪的主放电回击次数小于负地闪的主放电回击次数;不同年份雷电日、地闪密度差异较大,正地闪比例、雷击主放电回击次数均值保持稳定。     

地闪回击辐射场的局地等效H?lder指数特征

利用2002年夏季青海的慢天线电场变化仪野外观测资料，应用基于小波变换的局地等效H?lder指数计算方法，对122例负地闪首次回击辐射场波形及精细结构的标度特征进行了检测统计分析，结果表明，回击处标度指数具有突降性，初始峰值处最低，平均值约为-0.1，而后相对缓慢上升，上升时间基本上与回击脉冲持续时间对应，平均值约为117ms；标度指数标准差在回击前达最大，呈现明显的尖峰，峰值位置与回击的间歇平均约为23ms；分析表明，标度指数方法可以有效地应用于地闪回击各种特征的自动检测和分析。     

电晕电流及其辐射信号特性的研究

为得到电晕放电辐射场的时域和频域特征,采用针板结构首先对电晕电流及其辐射场进行了理论分析,然后在此基础上对电晕电流及其辐射信号进行了实验研究。实验表明,电晕电流脉冲波形具有明显的极性效应:①负极性下先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;②负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流。实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用第①种实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布范围集中在20～100MHz;利用第②种实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率在200～600MHz。该结论对于下一步研究空中带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有参考价值。     

空气中针板直流正负电晕发展过程实验研究

为了探明干燥空气中直流电压下电晕放电发展过程,搭建了局部放电测试系统,开展了针–板模型不同极间距离下的正负电晕放电实验。实验结果表明,随实验电压的增加,正电晕逐步经历猝发性流注放电、周期性流注放电、辉光放电及刷状放电等过程;负电晕逐步经历Trichel放电初期和中期、锯齿状放电及辉光放电等过程。当在电压增幅相同下针–板间距增加时,正电晕流注阶段脉冲幅值及重复率变化较小,刷状流注阶段脉冲幅值与重复率变化较大,增加幅度均减小,脉冲幅值峰值减小,重复率峰值增加;负电晕Trichel放电阶段,脉冲幅值增加幅度减小,脉冲幅值峰值减小,重复率增加幅值减小,重复率峰值相近。正负电晕发展过程变化不同,原因均可归结于针-板间正负空间电荷迁移速率不同,电荷迁移过程中加强或削弱电离区域电场方式不同导致电离电荷的聚集、消散方式不同。     

±800 kV宾金线浙江段正负地闪多重回击特征分析

为得到±800 kV宾金线浙江段沿线走廊正、负地闪多重回击特征,对2017年6月至9月监测到的3 032例完整地闪样本的特征参数进行了统计分析,主要包括回击次数、地闪持续时间、回击间隔时间、回击强度四个方面。多重回击参数呈明显的随回击序号系统性变化特征,且正、负地闪特性差异较为明显。统计结果表明：正、负地闪样本数量分别占27.57%和72.43%;负地闪样本中单回击占52.60%,最大回击次数达到13次,平均回击次数为2.47次;正地闪样本中单回击占比更大,达到77.04%,而回击次数相对较少,其最大回击次数为5次,平均回击次数仅为1.26次。正、负地闪多重回击持续时间随回击次数增加呈递增趋势,且负地闪持续时间的增长速度更快,其整体的算术平均分别为250.20 ms和343.02 ms。负地闪回击间隔时间随回击次序变化不明显,而正地闪回击间隔时间随回击次序呈递减趋势。总体上正、负地闪后续回击强度比值均随后续回击次序增加呈递减趋势;负地闪首次回击电流强度随回击次数增加呈递增趋势,而正地闪变化趋势不明显。     

两次仅有连续电流的负极性人工引发雷电特征分析

对2006年8月28日在广州从化人工引发的两次雷电(F184626和F185503)的特征进行了分析。这两次触发闪电都是经典负极性慢型放电过程,整个放电过程仅有连续电流没有回击,但连续电流过程中包含有多个M分量。两次过程触发时地面电场分别为-6.1 kV/m和-8.2 kV/m,触发高度分别约336 m和244 m。资料分析表明,两次人工引发雷电形成稳定上行正先导之前,出现多次明显的双极性脉冲,脉冲间隔平均值分别为18.12 ms和16.64 ms;在上行正先导产生初始阶段出现明显的阶梯特性,梯级先导脉冲的平均间隔分别为20 ms和24 ms,总持续时间都约为250 ms,脉冲的宽度约1 ms。8月28日的两次触发闪电与以往北方正极性的慢型放电过程相比有连续电流持续时间较长等特征。     

人工引发闪电和自然闪电回击电流波形的对比分析

对2005年夏季在山东引雷实验中获得的一次传统人工引发闪电1μs时间分辨率的电流资料进行了分析。整个电流持续时间约1120ms,包含10次回击过程,时间间隔为18~210ms,平均为87ms;回击电流峰值的几何平均值为11.9kA,变化范围为6.6~21.0kA。通过人工引发闪电和自然闪电的对比分析,发现传统人工引发闪电的回击电流峰值(10~17kA)与自然闪电的继后回击(12~18kA)基本一致;空中人工引发闪电的首次回击(也有作者称为"小回击过程")电流峰值(24~37kA)略小于自然闪电的首次回击(30~45kA);不同地区下行自然闪电回击电流峰值存在最大约50%的差异;上行自然闪电回击电流峰值(8~10kA)小于其他类型的回击。     

基于极间分压检测的VHF-EDM放电状态检测系统设计

针对甚高频脉冲谐振频率随回路阻抗变化而迁移导致脉冲电压幅值变化及甚高频脉冲双极性特点导致传统检测方法无法适用的问题,提出了基于极间分压检测的甚高频EDM放电状态检测方式。利用分压、整流、滤波多模块共同作用实现对极间高频高压双极性脉冲到低压单极性直流信号的转换,同时通过检测直流信号则可以直接表征出当前开路电压大小及极间放电状态的变化。在仿真及实验验证检测方法可行性的基础上,设计出基于该检测方案的放电状态检测系统及相应检测算法,成功验证了甚高频微纳电加工所需的脉冲频率自动寻优技术及甚高频放电状态检测的有效性,有利于提升甚高频电火花加工过程中放电状态检测精度。     

Development of VLF/LF Bands Interferometer and Its Initial Observations

We have been developing an EM source location system using the VLF/LF bands based on broadband digital interferometry to monitor lightning activity in a wide area. Since EM waves in VLF/LF radiated by lightning discharges propagate a long distance, the VLF/LF interferometer locates lightning discharges a few hundred kilometers away from the VLF/LF interferometer. We conducted a lightning observation campaign using a prototype of a VLF/LF band digital interferometer and VHF band digital interferometers in Darwin, Australia. The VLF/LF radiation sources were located near those of the VHF source. We succeeded in locating the VLF/LF radiation sources associated with return strokes near the ground. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 185(4): 9–17, 2013; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22300     

区域海拔高度对云地闪电参数分布的影响

为进一步研究雷电参数随海拔高度的分布特征,为雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省雷电定位系统(lightning location system, LLS)2007年1月至2017年12月监测资料,采用数理统计方法,对不同海拔高度的频次、极性、雷电流幅值和波前陡度等参数进行了统计分析。结果表明:负地闪和总地闪频次随海拔高度增加呈线性减少,海拔2 700 m的地闪频次约是300 m处的1/3,正地闪频次随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔800 m处相对最少。海拔在800～2 700 m时,正地闪比例随海拔高度增加而明显增加,2 700 m处的正地闪比例约是800 m处的3.7倍。负地闪和总地闪中值雷电流幅值随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔1 500 m时,负地闪和总地闪中值雷电流幅值相对最小。海拔1 200～1 700 m的高山,负地闪和总地闪≤20 kA的小雷电流幅值比例较高,是海拔200 m处的2倍以上;海拔1 500 m以上的高山地区,大于100 kA大雷电流幅值平均比例大于低山丘陵和平原地区。正地闪、负地闪和总地闪平均雷电流波前陡度随高度增加呈自然对数减少。上...     

地表近场LEMP与回击电流的近似性

由于闪电近区电磁场的瞬时性和高强度的特点,致使其不易测试,其波形也难以捕捉。为了对闪电近场电磁波进行模拟,从理论上对雷电电磁脉冲(LEMP)的地表近区波形和回击通道底部电流的波形进行了探索。用解析方法近似推导近区LEMP的表达式得出,近区LEMP波形与回击通道底部电流波形近似;用偶极子法精确计算近区LEMP的结果表明,在100 m以内磁场波形与近似计算结果基本吻合,在50 m以内,电场波形与近似计算结果基本吻合。计算结果验证了解析推导近似的可行性,证明<50 m的地表近区,LEMP场波形与回击通道底部电流波形相似。这为闪电地表近场电磁波的模拟提供了理论依据。     

爆炸气流灭弧防雷装置试验研究与应用

为了提高高压架空线路的耐雷水平,解决电网防雷难题,基于“疏导式”防雷技术基础上研制了一种利用高速气流熄灭电弧的爆炸气流灭弧防雷装置。该装置允许空气间隙击穿形成电弧通道,并同时利用雷电脉冲信号在电弧形成瞬间同步触发灭弧气丸,以产生高速气流在工频电弧建弧初期就将其完全熄灭,并且强气流能快速恢复空气介质强度,防止电弧重燃。文中首先对该装置的灭弧原理进行了详细论述;然后通过雷电冲击试验、测试装置触发响应时间试验和工频大电流灭弧试验,检验了该装置的电气性能和灭弧效果,经试验发现其均满足试验要求;最后根据实际运行效果发现该装置在线路上运行工况良好,防雷效果十分优异。     

有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响

为研究有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响规律,运用Cooray-Rubinstein计算方法对湿地、干地和沙地等不同土壤类型电导率下雷电电磁场传播特征进行了数值模拟,得出随着电导率的减小,回击电磁场波形上升沿时间明显增加,因此电导率对场强峰值到达时差法的闪电定位误差影响较大;通过波前时间和观测距离拟合...     

激光引雷研究中的若干基础物理问题

激光引雷是一种新概念的防范雷击的技术,其基本原理是利用高强度的激光电离空气而产生一条放电通道,以引导闪电沿安全的路径释放。为促进该技术的应用研究,中国科学家在激光引雷这一领域也开展了多年的研究工作,在激光等离子体通道的产生及其控制,通道寿命的延长以及激光引导放电等基本物理问题上取得了一系列重要的进展。本文介绍了激光引雷技术的基本原理,发展历史和研究现状以及目前面临的科学和技术问题,主要包括如何产生长距离、长寿命的等离子体通道及激光诱导高压放电的基本物理过程。