低压配电系统电涌保护器能量配合研究

电涌保护器(SPD)的能量配合是低压配电系统防雷工程中的重要课题。基于理论计算和ATP-EMTP仿真,研究一端口限压型SPD在短波(8/20μs)和长波(10/350μs)下的能量配合问题,着重分析SPD级间距离和参数配合对这种配合的影响。提出金属氧化物压敏电阻(MOV)伏安特性研究的一种假设,给出了级间电缆的长度与后级SPD分流比的关系曲线。结果表明:短波情况下,10 m的级间电缆可将后级SPD电流限制在总电流的20%以内;长波情况下,80 m的级间电缆才能达到相近的效果。     

基于卷积神经网络的典型雷暴云下地面电场识别研究

雷暴云产生的闪电危害巨大,雷暴发生时其地面电场的特征可应用于关键系统的雷电预警和雷电防护。笔者依据雷暴云偶极子模型,研究典型雷暴云下地面电场的特征,提出基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的雷暴云地面电场识别方法。该方法考虑不同天气情况下地面电场的特征,对大量样本数据进行训练和识别,证明了卷积神经网络用于识别雷暴云下地面电场的可行性,划分了基于卷积神经网络识别结果的雷电预警等级。结果表明：所提方法区分各类别电场样本的整体准确率高于93%,通过对典型雷暴云下地面电场特征的学习,实现了雷暴云电荷中心的地理区域识别。所提方法可为局部区域的雷暴云大气电场识别和雷电预警提供思路。     

典型雷电流频谱能量研究及危害分析

不同地区的雷电流具有不同的波头波尾参数,针对具体地区雷电问题的研究,采用符合当地雷电流特征的模型,所得结果将更为准确。本文通过总结Heidler函数所描述波形的一些规律,对北京地区的实际雷电流波形进行模拟,得出了用于模拟该雷电流波形的Heidler函数参数,并对此雷电流波形进行频谱分析,结果表明:北京地区的雷电电流波形振幅和能量主要集中在特低频和甚低频频段内,对远距离通信导航的影响尤为显著。     

放射型接地极对方形地网降阻效果研究

放射型接地极是扩大接地网面积进而降低接地电阻的有效手段,这种方式敷设方便,且能够在使用较少接地材料情况下达到理想的降阻效果。本文基于理论计算和CDEGS软件仿真,对放射型接地极对方形地网的降阻效果进行分析研究。研究结果表明,放射型接地极对方形地网接地电阻的降阻效果随其长度增加而明显增强,当放射型接地极长度等于方形地网(正方形)边长时,降阻比例为15%左右;放射型接地极长度为方形地网边长5倍时,降阻比例为50%左右。在对多根放射型接地极降阻效果进行评价时,可将各放射型接地极长度之和作为简易评价标准,并参考单根放射型接地极的降阻效果。另外,放射型接地极敷设总长度相同时,使用的接地极根数越少,降阻效果越好。     

三种冲击电流连续作用下铝3003合金的损伤特性

研究多种冲击电流连续作用下金属的损伤特性是揭示金属遭受雷击时损伤机理的有效手段;通过观测和对比三种冲击电流单独和连续作用下金属的表面损伤形貌、剖面损伤组织特征、元素含量变化和显微硬度变化,分析三种冲击电流单独和连续作用下金属的损伤机理和损伤特性;讨论多种冲击电流连续作用对金属损伤特性的影响;总结多种冲击电流连续作用下金属损伤出现的典型特征。结果表明,电流幅值为404A的矩形波输出同时依次叠加幅值为150kA的30/80?s电流波和幅值为2.0kA的2ms方波的组合电流作用下,3003铝合金的损伤面积为3 156.0mm2,损伤深度为4.7mm,氧元素含量增加35.56%,显微硬度值增加至78.5,相比于主导损伤对应的单一冲击电流作用下,金属的损伤面积、损伤深度、损伤区氧元素含量和显微硬度值分别增大了15.5%、42.4%、21.3%和2.7%;多种冲击电流连续作用下,金属损伤出现了深度加深和裂纹加剧的典型特征。     

长导线不同回路时雷击特性分析

使用8/20μs冲击电流对长导线进行雷电特性的研究,通过对测试结果分析发现长导线在雷电流通过时会产生较高的电压降,而且导线的冲击阻抗受导线回路的影响。通过理论计算分析,认为导线冲击阻抗与导线回路的大小成对数规律变化。     

内浮顶储罐雷击火灾危险性分析

为了避免内浮顶储罐由于雷击火花放电引起的火灾燃爆事故,在实验室建立了2 m直径内浮顶储罐模型,开展了储罐8/20μs模拟直击雷实验,结合理论分析及软件仿真,研究结果表明:内浮顶储罐遭受雷击时,储罐相当于"几乎封闭但带有孔的法拉第笼",雷电流、感应电荷主要通过罐体泄放入地,但这些孔不断有油气泄放,有时能达到爆炸范围,具有较大的雷击危险性;储罐遭受雷击时的另一风险主要表现在雷击瞬时罐体呈现高电位,如罐体各部位等电位连接不可靠易引起火花放电。结合内浮顶储罐的实际运行情况,提出了罐顶通气孔安装阻火器、规范导静电线设置、导向柱设施与浮盘密封绝缘、液位仪及相连管线与储罐等电位连接等措施,可大大降低内浮顶储罐雷击火灾燃爆事故。     

电涌保护器残压测量中的影响因素分析

按GB 18802.1—2002之规定进行8/20μs冲击电流下的电涌保护器(SPD)残压测试时,测试结果常受到各种因素的影响。笔者通过试验验证,理论探讨,分析了SPD两端引线、高压探头与被测SPD之间的连线方式、残压信号传输线缆等多种因素对残压测量结果的影响。确定了电涌保护器残压测量过程中的各种影响因素及影响趋势,提出准确测量残压的方法。