基于雷电分形模型的架空线路绕击特性分析试验

近年来,一类在电气几何模型、先导发展模型等基础上提出的可以体现雷电曲折性和分散性的分形模型逐步被用于架空线路雷电屏蔽性能研究。文中基于模拟试验和自然雷电的等效性,搭建1∶40缩比试验平台,以常见500 kV输电线路用ZB6T型杆塔为研究对象,施加160/2 500μs负极性操作冲击波,分别研究绕击率与空间分布和保护角的关系。基于WZ模型和有限差分法建立雷电分形模型,在缩比试验间隙配置下进行线路绕击特性仿真分析。模拟试验和仿真结果均表明:输电线绕击率高的点集中在靠近传输线处,绕击空间整体呈现倒抛物线型,符合绕击规律。保护角减小,则绕击率相应降低,同时绕击空间略有减小。仿真结果与试验数据对比表明,文中构建的雷电分形模型在线路绕击率预测上具有较高可靠性。

中国电网雷电定位系统与雷电监测网

雷电定位系统是近20年来在雷电工程技术领域应用最广泛的雷电监测技术手段。在雷电定位技术及其系统自主研发以及雷电监测网的建设上,中国属起步早、持续性好、已建的监测覆盖区域大、积累监测资料长的雷电监测大国,我国电力系统率先并持续开展了雷电监测,并建有覆盖国土面积大部分的全国雷电监测网。为了总结其经验,全面介绍了我国电网雷电定位系统和雷电监测网的发展概况和现状;详细阐述了我国电网雷电监测技术、水平以及雷电监测网。从雷击故障点快速定位、雷击事故鉴别、雷电参数统计、防雷水平评估和雷电预警5个方面论述了雷电监测网在我国电网中发挥的重要作用,并对今后雷电定位系统和雷电监测网的发展提出了展望。

干式变压器气道在雷电冲击作用下的电场分布及其优化

110kV环氧树脂干式变压器,由于高压侧气孔通道处电场强度较高,存在气孔通道闪络现象。本文利用有限元仿真软件对变压器的高压侧线圈进行建模仿真,并施加标准雷电波进行雷电冲击验证,依据仿真结果,进行闪络原因分析和气道处场强分布的优化研究。结果表明:通过向环氧树脂内部相应区域添加绝缘介质的方法,改善了电场分布,同时通过改变介质的相对介电常数和位置的措施,在变压器内部场强的制约下,使气道处的最大场强降低了8.75%,满足了干式变压器高压侧气道抑制闪络的场强要求。

雷电监测预警系统的构建及应用研究

在雷电监测预警系统的实时监测与预警中,传统的监测方法存在着信息处理速度慢、监测精度低以及多目标优化困难等问题。为此,本文提出了一种基于图神经网络(GNN)与分解式多目标进化算法(MOEA/D)结合的图进化网络(GEN)模型,用于解决雷电监测预警系统中复杂网络数据的实时处理与多目标优化问题。GNN部分利用图结构学习能力处理系统的复杂拓扑数据,提取系统状态特征;MOEA/D部分则根据GNN提供的实时信息,进行多目标优化,确保系统在响应速度、监测精度、能耗等方面的最优平衡。结果 表明,GEN模型相比传统的LSTM和BP模型在准确率、精确率、召回率及F1分数等多个评估指标上均表现出显著的优势,能够有效提高雷电监测预警系统的监测与预警性能。

地面气象观测场雷电防护分析

地面气象观测场是气象数据收集的重要的场所,其雷电防护至关重要。雷电可能对观测场内的各类仪器设备造成严重损坏,影响气象观测数据的准确性、连续性和完整性,同时也会危及现场工作人员的人身安全。本文从雷电原理出发,分析了观测场常见的雷击原因,提出了雷电防护措施以及日常维护的注意事项,对地面气象观测场实际雷电工作有指导性建议。以提升地面气象观测场的雷电防护能力,保障气象观测业务的正常运行。

云南省农村雷电灾害精细化风险分析与应用研究

云南省是全国雷暴高发区之一,农村地区由于地理位置特殊、防雷设施缺失和防雷意识淡薄,雷电灾害频发,危害严重。本文选取云南省安宁市八街街道相连村作为农村防雷减灾示范工程建设的示范点,进行了雷电灾害精细化风险分析。通过对比防雷装置安装前后的风险,验证了示范点选择的正确性与防雷装置安装的有效性。结果 表明,采取完善的防雷措施后,示范点的人员生命损失总风险显著降低,雷击灾害减少率为100%,示范点建设成效显著,得到了当地政府和群众的认可和好评。

广州地域1999～2008年地闪密度图及雷电参数分析

为掌握高雷区雷电活动规律，以广州地区1999-2008年间雷电定位数据为基础，利用雷电参数统计技术及综合分析平台，结合GIS系统，详细研究了广州地域地闪总数、地闪密度、雷电幅值、雷电幅值概率分布及雷电日等重要雷电参数。研究表明广州地区地闪分布季节性明显，54％～83％的地闪主要集中在夏季；地闪密度空间分布具有较强的规律性，与海拔高度关系密切，相比雷电日更能科学反映实际雷电活动分布和变化特征；正负极性雷电流幅值均有明显的集中性。以广州电网500kV蓄增甲线为例，分析得到走廊沿线雷电活动与雷击故障具有较强的相关性，对于解决高雷区长期电网防雷难题更有指导意义。

中国电网雷电监测与防护亟待研究的关键技术

为了加强电网的雷电监测与防护,减少雷害事故,保证电网安全,建设坚强电网,全面介绍了中国电网雷电监测与防护技术水平的现状,提出了电网雷电监测与防护技术领域亟待开展研究的6项关键技术,包括雷电流直接测量、雷电辐射电磁场传播特性、全数字化雷电探测、雷电参数统计、防雷差异化分析方法以及雷电屏蔽模拟试验技术。详细介绍了开展这些关键技术研究的目的、意义和思路。指出尽快开展这些关键技术研究将获得目前全世界都普遍缺乏的雷电流实测参数,提升中国雷电监测网的探测效率和定位精度,描绘出中国不同区域的雷电活动特性,更准确地分析和评价输电线路防雷性能,为科学评价输电线路雷电屏蔽措施的屏蔽效能提供有效手段,并为中国相关防雷标准和规程的制修订提供基础参数和依据。

雷电间接效应多重脉冲组电流产生装置的设计

针对雷电间接效应多重脉冲组电流模拟需求,完成了雷电间接效应多重脉冲组模拟源的设计,采用20个Crowbar电路支路,通过分时放电的方式实现1个脉冲串内多脉冲输出需求,每个支路可以实现最小间隔30 ms的重复频率放电,从而实现3个脉冲串的输出需求。对放电支路的参数进行了详细设计,分析了电容、波尾电路电感、波尾电路电阻参数变化对输出特性的影响。分析了采用并联大电容实现放电电容重复频率快速充电的可行性,完成了装置的初步结构设计并结合装置结构简要分析了电路模拟参数设置的合理性。该装置建成后,可为电子、电气设备等开展测试提供技术支持。

用于雷电防护的雷电流波形参数研究

讨论雷电流的获取方法,包括采用Rogowski线圈直接测量和利用闪电电磁场反推;分析雷电流幅值和波形的特性,并对当前的雷电监测设备智能化存在的问题提出一些建议。

论雷电防护接地电阻降低方法及应用

近年来随着我国经济的发展,国家电网布局越来越完善,与此同时,雷电防护也成为了民生建设的重要部分。雷电作为一种激烈的放电现象,如果不利用现代科技进行合理的防范,很容易对群众生命和财产安全造成严重的危害。在雷电发生的瞬间,如果降低接地电阻,就能够缩小灾害发生范围,降低雷电灾害事故发生概率。本文从我国的雷电防护工作及相关技术出发,对现今常见的降低接地电阻方式进行汇总与整理,并提出当下雷电防护工作及接地电阻降低的改进路径。

雷电预警系统在大型原油储存基地的应用

雷击是造成大型原油储存基地发生火灾爆炸事故的重要原因,如何避免雷电危害已成为各大型原油储存基地夏季安全生产工作的重中之重。本文通过描述雷电预警系统的设计原理以及在某大型原油储存基地的实际应用情况,验证了雷电预警系统在监控雷电形成、雷电场移动等方面具有的准确性、时效性和前瞻性等特点,对保障大型原油储存基地夏季安全生产具有重要作用。

飞机及分系统雷电效应标准及测试浅析

对国内外关军用及民用飞机平台、分系统及设备雷电标准进行分析,针对雷电直接效应和雷电间接效应的所有测试项目,详述每个测试项目的适用区域、波形要求、测试配置等。结合现有国内雷电设计验证标准及测试存在的不足,提出提升测试设备与试验验证技术匹配性、扩展军用标准测试领域、统一同军种同一平台要求等建议。通过对军用机载平台、设备及分系统关于雷电设计验证标准及测试的分析,为相关产品设计师及试验人员提供设计指标参考,明确产品关于雷电防护的设计要求及验证要求,做到有的放矢,提高设计费效比。

雷电定位系统测量的雷电流幅值分布特征

为满足防雷工程技术对雷电定位系统所测大量雷电流参数的应用需求,在IEEE工作组和国内电力行业规程中采用的雷电流幅值概率分布特性的基础上,通过统计我国典型雷电定位系统监测数据研究了雷电流幅值分布特征。结果表明:采用IEEE推荐的表达形式回归雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线拟合性最好,其结果与IEEE推荐雷电流幅值分布特征符合,与我国当前规程中推荐的曲线有交叉,小幅值部分累积概率值高出规程值20%,大幅值部分累积概率值略小,与高压架空输电线实际雷击绕击跳闸率比设计值偏高相符合。

改进网格法及其在雷电参数统计中的应用

为改善采用网格法得出雷电参数统计值可信度与空间精度不够高的缺陷而提出了改进网格法,该方法将传统网格法的单一参数(网络面积)扩展到双参数(网络面积和观测范围)。以重庆市某年雷电定位数据为例,比较分析了传统网格法和改进网格法在雷电日、雷电小时、地闪密度3类雷电参数统计时的差异。统计结果表明,采用改进网格法时3类统计值均不会随网格精度的提高而出现显著变化,其可信度及空间精度均高于传统网格法,且所得雷电参数的物理意义更明确。改进网格法可为提高差异化防雷设计提供支持。

输电线路雷电防护技术研究(一):雷电参数

充分了解输电线路的实际雷电特性是线路防雷的基础。为此,在全面分析目前国内外现有的雷电参数获取方法的基础上,分析了与输电线路防雷分析、设计紧密相关的雷电日、地面落雷密度、雷电流幅值及雷电流波形等雷电参数的研究现状及存在的问题。作者开发的雷电流波形监测装置已在山东泰安输电线路安装,并已成功捕捉到了我国第1个与CIGRE推荐波形相似的雷电流波形。分析表明:雷电活动具有明显的地域性,目前我国雷电防护方面需要开展的工作是应充分利用雷电定位系统监测数据,统计分析得到不同区域的年雷电日、地面落雷密度及雷电流幅值分布,另外应在不同地区、不同电压等级的典型输电线路易击杆塔上安装一定数量的雷电流波形监测装置,监测积累我国的实际雷电流波形及幅值特性,同时实现对雷电定位系统雷电流幅值监测的标定和校核,使我国电力系统的雷电防护做到有的放矢。

农村牌坊雷电防护技术研究

作为重要的标志性建筑,农村牌坊日益增多。然而,由于农村地区雷电活动较为频繁,农村牌坊遭受雷击损害风险增加。通过分析农村牌坊的特点和雷电危害形式,探讨农村牌坊雷电防护的设计要点和方法,旨在为保护农村牌坊提供有效的雷电防护措施,降低雷击风险。

2015年福建省雷电活动特征

2015年福建省雷电活动频繁，雷电日为304天，约占全年天数的83%，为近12年来监测数据的最多值，全省初终雷电日较往年比较，初雷电日相近，终雷电日推迟；全省共监测到雷电373210次，与近年均值较近，雷电密度分布表明，闽中部地区雷电活动较强，莆田地市的雷电密度最高。雷电月次数变化：4月开始明显加强，4~9 月处于雷电高发期，10 月开始雷电活动明显减弱，4~6月雷电次数高于近年均值，6月份超过月均值的1.2倍，7~8月雷电次数低于近年均值，8月份约为均值的55% ；雷电时次数变化：全年13~21时雷电次数较多，尤其以15~18时的雷电次数最多，凌晨到上午（3~11 时）雷电活动最弱，月份中2~4月雷电活动主要集中在凌晨到上午之间，5~10月雷电活跃时多在13~20时。全省负闪雷电次数明显多于正闪，负地闪与正地闪比例为93.4：6.6；负闪雷电流强度主要集中在4~18kA之间，且以6~10kA次数最多，强度范围分布较集中，年最大负闪雷电流强度为-193.6kA，发生在9月4日（漳州市漳浦县）；正闪雷电流强度主要集中在6~40kA，强度范围分布较扩散，年最大正闪雷电流强度为212kA，发生在4月4日（南平市武夷山市）。据不完全统计，2015年福建省共发生雷电灾害65起，主要发生在3~9月份，与2014年相比减少86起，其中漳州市和龙岩市雷电灾害起数最多，均达24起。全省发生重大雷灾1 起，较大雷灾6起，一般雷灾58起，其中人身伤亡5起，造成5人死亡，5人受伤，最为严重的是福州市闽清县某公司遭雷击，间接造成1人死亡、5人受伤；建（构）筑物、公共设备、家用设备受损分别为4起、33起、21起，最为严重的是龙岩市连城县某水电公司遭雷击，电流负感器、高压瓷瓶、断路器损坏，直接经济损失33万元；雷灾导致人员伤亡发生在4~6月，较大财产损失发生在7~8月。

安徽地区农村雷电灾害防御研究——以马鞍山市为例

文章利用基于安徽省2010—2020年闪电定位监测数据及马鞍山市1998—2022年雷电灾情统计资料,采用闪电密度(强度)计算模型,分析地闪活动频次、密度(强度)和雷电灾害时空分布特点。研究得出:地闪活动是雷电灾害的主要致灾因子;马鞍山地闪密度为0.04~1.50次/(km~2·a^(-1)),地闪强度为0.50~0.71 kA/(m~2·a^(-1)),地闪密度(强度)较大的地区发生雷电灾害的可能性较大;实施农村建(构)筑物内外防雷系统改造、雷电区域拦截、电气设备浪涌保护等综合雷电防御措施,可有效预防和减少雷电灾害造成的损失。研究结果以期为农村防灾减灾管理提供决策参考。

基于山区大气电场演变特征与雷电定位数据的雷电临近预警方法

由于高原山区雷暴活动具有尺度小、离散性强的特点,实现山区重点资源区域的雷电灾害准确预警存在较大困难。考虑到雷暴时空演变与地面大气电场特征的关联关系,提出了一种基于大气电场监测数据与实时雷电定位信息的山区雷电临近预警方法。通过分析典型高原山区不同雷暴发展情况下的大气电场演化特性,发现山区大气电场可作为雷电定位数据的补充源,充分表征雷云剧烈放电和雷暴临近发展的特征信息。在预警过程中,首先将大气电场形态学梯度提取的快速抖动、暂态突变特征与时空匹配的地闪活动特征输入堆叠稀疏自编码器网络模型,判断监测区域附近是否出现雷云放电迹象,再利用雷暴距离变化或者电场波形变化判断雷电活动的临近趋势,最后综合两者的结果完成半径15km监测区域的雷电活动短时预警。在2023年云南山区雷雨季节的雷暴算例分析中,通过双源数据共同提取的山区雷暴活动预警特征的有效识别,可以实现预警准确率为90%,约44%的警报提前时间不小于30 min。