典型负地闪放电过程的光学观测分析

雷击放电物理过程的基础性研究对于输电网的防雷性能设计与分析具有重要的指导意义。为此基于南方电网科学研究院建立的自然雷电观测平台获取的结果,总结了近2年间广州塔附近观测到的10次典型的负地闪(cloud-to-ground, CG)放电活动。利用高速摄像机(拍摄帧率为12 500帧/s或13 500帧/s)的观测数据,对其中4次放电过程进行了详细分析。光学观测结果表明,首次回击(return stroke, RS)前,负极性下行先导(negative downward leaders,NDL)均表现为明显的分支结构,当先导从较高的云层向地面发展,分支通道发光逐渐变弱,仅先导末端具有明显的亮度。下行负先导的二维平均传播速度为2.90×10⁵～7.31×10⁵m/s,在下行先导的多级分支中,距离地面较近的分支点对应的分支先导发展速度较快。在其中4次地闪活动中,首次回击前建筑物上方观测到正极性上行先导(upwardleaders,UL),其中1次上行先导在初期阶段产生了分支现象,而另外1次地闪活动中,在同一建筑物上方产生了2个相邻的上行先导,上行先导...     

不同类型避雷针雷击接闪效能差异的实验评价方法

探讨一种直观、易于理解且反映雷击放电机理的实验方法,以评价不同类型避雷针的雷击接闪效能差异,对雷电防护领域形成共识显得尤为重要.为此,论文首先分析了雷电环境下地面目标物上避雷针的雷击接闪过程,指出不同类型避雷针接闪效能的差异主要体现在对迎面放电过程的影响上;接着,提出了如下实验评价方法:采用针-板间隙的放电实验布置,对...     

避雷针端部曲率半径对雷击接闪效能的影响

通常认为避雷针端部曲率半径越小,端部附近电场越强,雷击接闪效能越强;一些学者认为不同高度避雷针端部曲率半径对接闪效能的影响不同;还有学者则认为曲率半径对接闪效能没有影响。因此,研究避雷针端部曲率半径是否影响其雷击接闪效能对新型避雷针的设计研发和工程应用具有指导意义。论文开展了针–板间隙下不同曲率半径避雷针流注放电与先导放电模拟实验,结合实验室针–板间隙和避雷针–雷云超长间隙放电的空间电场计算,对曲率半径是否影响避雷针迎面流注和迎面先导接闪效能进行了分析。结果表明,不同曲率半径下避雷针流注放电起始时刻差异<0.22μs,发展速度差异<5%;当曲率半径小于临界半径时,避雷针连续稳定先导起始时刻差异<1.27μs,发展速度差异小于5%;自然雷电环境下,避雷针端部曲率半径的变化仅对端部附近区域电场产生影响。研究表明,避雷针端部曲率半径对其雷击接闪效能几乎不产生影响。     

基于高速摄像观测的风电场雷击风机发展过程和特性分析

该文主要分析张北风电场风机自然雷击过程的高速摄像光学资料,该雷击风机事件共发生了七次回击过程,有两个主要的闪电通道.前三次回击和后四次回击分别在不同的闪电通道进行.在回击之间出现了多次的企图先导,回击前的先导都是无分支的直窜型的先导.七次回击前的先导都在2ms内发展到回击,先导的平均二维发展速度都在106m/s数量级及...     

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。     

一种计算输电线路上行连接先导速度的新方法

输电线路雷电屏蔽性能的科学评估对线路防雷设计和施工建设具有重要参考价值。由于输电线路上行连接先导的发展对雷击线路过程影响较大,上行连接先导成为分析线路雷电屏蔽性能的关键因素之一,合理地描述上行连接先导发展速度有利于提高输电线路雷电屏蔽性能评估的准确性。本文基于先导放电理论,推导了计算单位长度流注转化为先导所需电荷量的计算公式,并结合人工引雷试验数据,提出了一种求解上行连接先导速度的计算模型。采用该速度模型对自然雷击高塔上行连接先导过程的模拟结果与观测结果较为一致,验证了该模型的有效性。另外,将提出的速度模型与以往先导速度模型对雷击水平导线的仿真结果进行了比较,得到的上行连接先导长度介于其他学者模型的仿真结果之间。     

负地闪先导-回击过程的光学观测和分析

为了解闪电先导传输的过程以及雷电灾害产生的机理,利用高速摄像观测自然闪电的资料,结合地面电场变化观测,分析了27次自然负地闪先导-回击发展过程的特征。结果表明:>90%的负地闪首次回击前下行梯级先导具有明显的多级分叉现象,随其下行发展,接近地面时分叉逐渐增多,先导的发展速度为104~105m/s量级;约30%(8/27)的地闪具有多个接地点;约44%(12/27)的地闪具有多次回击,其中回击次数最大值为13,回击次数>10的地闪有4次;多接地闪电中有62%(5/8)具有多次回击,但发生多次回击的接地点均只有1个,其余的接地点均只发生1次回击。     

棒-棒间隙操作冲击放电过程的试验观测

为揭示操作冲击作用下的棒-棒间隙放电过程,采用CCD高速摄影仪开展了2～10.5m间隙尺度正极性及1～4.5m间隙尺度负极性棒-棒间隙放电观测试验,根据观测结果总结了正、负极性棒-棒间隙放电发展过程,并获取了放电发展过程中跃变尺度、放电发展速度等特征参数随间隙尺度以及放电发展过程的变化规律。在正极性棒-棒间隙击穿过程中,正极性下行先导起主导作用;在负极性棒-棒间隙击穿过程中,梯级发展的负极性下行先导起主导作用;随着放电间隙尺度的增加,起主导作用的放电过程发展尺度占间隙的比例逐渐增加;跃变阶段的正、负极性先导发展速度均随先导的伸长而逐渐增加;负极性棒-棒间隙放电的跃变阶段可观测到空间先导的发展过程。试验观测研究进一步揭示了棒-棒间隙放电发展过程,可为棒-棒间隙放电物理过程研究提供参考。     

火力发电厂一次风机频繁雷击跳闸故障原因分析

针对某大型火力发电厂一次风机频繁雷击跳闸的故障,通过现场的试验分析,发现一次风机附近的烟囱将雷电流引入到主接地网,使附近地电位抬升,造成一次风机进线电缆接头多次发生反击闪络,并最终导致绝缘击穿,引发设备事故,据此,提出了整改措施,并建议烟囱避雷设施的接地网应与主接地网分开。     

雷击地线档距中央的反击性能分析

超高压输电线路高杆塔、大档距、交叉跨越、同塔多回、导线换相等应用越来越多,因雷击地线档距中央造成反击跳闸、地线断线等事故也较多,故研究输电线路档距中间反击耐雷性能有重要意义。利用PSCAD软件建立220 kV输电线路仿真模型,包括架空线路模型、杆塔的多波阻抗模型以及雷电流模型,从雷电流大小、雷击点位置和档距大小三方面,利用相交法和先导法计算分析了雷击档距中间地线时线路的反击耐雷性能,并用实例进行了验证。结果表明,校核线路雷击地线档距中央耐雷水平时,应以雷击档距中心位置为准,并考虑档距大小、杆塔塔头结构等因素影响。     

一起雷击引起11OkV变电站全停事故的分析

本文详细分析了一起雷击110kV变电站同杆架设的两条进线引起全站停电的事故,探讨了该事故继电保护动作过程和全站停电原因,并根据变电站实际的运行特点,提出了相应的整改措施.     

一次连接过程另辟新径的触发闪电特征分析

利用0.1μs时间分辨率的快天线电场变化仪、5000帖/s的高速摄像机等仪器设备所观测的资料,对发生在从化夏季人工引雷试验中一次连接过程另辟新径的触发闪电个例进行了分析。结果表明:下行直窜先导和上行连接先导在另辟新径的拐点处连接并产生回击,连接点位于风杆的斜上方8m处,上、下先导连接的速度估算约为40和780km/s,闪电F120605连接过程另辟新径产生的原因与原电离通道倾斜、风杆较高及回击电流强度较大有直接关系。连接后出现间隔约1ms的双回击电场,认为是由同一闪电间隔较短的两组先导-回击序列所产生,它的产生与连接过程另辟新径有很大的关系。     

一次调频的随机过程分析

传统的一次调频概念属静态范畴，不能满足生产实际的需要，该文从随机过程的角度来分析电力系统的一次调频过程，指出了原来基于静态假设得到的负荷分配公式的不足之处，最后得到两个修正系数；动态修正系数和机型系数。其中动态修正系数表示考虑动态特性之后电网周波方差的增大程度；机型系数表征了在考虑动态特性后由于发电机组结构形式的不同所分配到的负荷多少的变化程度。修正的公式可用于研究电网的调频问题。     

关于雷击引起500kV平果变电所二次设备故障的调查分析

介绍了雷击引起５００ｋＶ平果变电所二次设备故障情况．分析了故障原因，并提出了防范措施。     

一类部分可观测非平稳扩散过程的最佳估计与随机分析

在概率空间（Ω，Ｐ）中，建立了一类部分可观测非平稳随机扩散Ｍａｒｋｏｖ过程，进而研究了这类随机过程（θｔ，ξｔ）。０≤ｔ≤Ｔ的不可观测分量θｔ依观测结果ξｓ，ｓ≤ｔ的最佳状态估计问题，探讨了在这随机函数中最佳估计解的唯一性，得到了用于估计二维非平稳随机扩散Ｍａｒｋｏｖ过程不可观测分量最佳状态的最佳非线性滤波方程，从而满意地解决了此类随机过程不可观测分量的参数估计问题．     

长空气间隙放电过程的试验观测技术

长空气间隙放电物理过程的试验观测研究是揭示长间隙放电机制和建立放电分析模型的基础。在高速光学观测技术、放电电流测量技术、空间瞬态电场测量技术和同步观测技术4方面开展了研究。通过分析高速摄影仪的成像原理,设计了针对不同放电阶段先导通道光学特性的观测方法;通过合理设计电极结构,研制全数字式光电隔离采集系统,实现了对高电位放电通道电流的全数字式测量;基于Pockels效应,研制出测量幅值上限达800 kV/m的集成光波导瞬态电场仪;基于高速摄影仪曝光时钟信号,提出了各测量设备的数据同步方案。该研究为准确地获取长空气间隙放电关键物理参数,揭示长空气间隙放电发展的物理过程提供了有力支撑。     

光学在我国的发展与应用分析

光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着人类文明的进程。它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展道路。在早期，主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力，建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。它包含了许多重要的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光电显示、光电子和光子技术等。这些分支不仅使光学工程产生了质上的跃变，而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学产业和光电子产业。