人工触发闪电引发的低压电源系统过电压特征

针对全国自动气象站采集器屡遭雷击致使不能正常业务运行的现象,开展了自动气象站电子设备电源系统雷电防护试验。利用人工触发闪电技术,对自动气象站采集器电源线路感应过电压进行了观测,对雷击造成的感应效应和采集器等电子设备的雷电防护关键技术进行了探讨。分析了多回击触发闪电引起输电线路的感应过电压特征、浪涌保护器(SPD)残压特征以及与触发闪电之间的关系。结果表明:近距离触发闪电的回击过程在架空线路上产生峰值达十几kV的双极性感应过电压,过电压可分为主峰值段和后续过电压两个阶段,其平均持续时间分别约100μs和4 ms,后续过电压持续时间与回击后连续电流的波动有关;在人工触发闪电的初始连续电流阶段也能感应>2 kV的过电压,且持续时间较长,过电压集中段时间约12 ms,平均电压332.5 V,其对输电线路造成的危害也不容忽视。SPD残压峰值与触发闪电电流峰值有较好的正相关关系,相关系数为0.86,SPD残压特性稳定,在一定程度上起到了限压泄流的作用。

埋地电缆雷电感应过电压观测和分析

通过测量自然闪电条件下埋地电缆的雷电感应过电压,探讨了不同类型电缆屏蔽层对芯线上感应过电压的影响。结果表明:电缆屏蔽层具有明显降低雷电感应过电压的作用;对同一次自然闪电,相对于电源电缆,控制电缆和信号电缆上感应电压脉冲波形峰峰值分别为65%和26%。在选取的起始脉冲时间段内,电缆感应过电压正、负峰值的绝对值同时增大或减小,具有一定的对应关系。钢带屏蔽层能够有效抑制控制电缆感应过电压400 kHz^1 MHz的频率分量,铜编织带屏蔽层对信号电缆感应过电压50 kHz以下频率分量的削弱效果明显。总体来看,铜编织带比钢带具有更好的屏蔽效果。

配线接地雷电感应过电压特征分析

为了解架空配电线路雷电感应过电压特征,以及穿过金属管埋地的防护措施对入侵过电压的实际衰减作用,对自然闪电发生时穿过金属管埋地前后的过电压波形进行了观测和分析。观测表明,穿过金属管埋地约50 m后过电压的波形特征基本没有变化,但其幅值有了一定的衰减。衰减效能主要与闪电的距离有关,当闪电离观测点距离约1 km时,衰减比例约20%。衰减比例随着距离的增加而降低,3～7 km的闪电衰减比例平均约为6%,衰减比例还与闪电不同的方位有关。

一次多回击自然闪电引发的输电线路感应过电压特征分析

针对野外低压架空输电线路开展了过电压防护试验研究。通过一次典型的多回击自然闪电引起的过电压并结合闪电定位资料,对输电线路不同位置的入户端及采集器前端的过电压大小、采集器前端电涌保护器(surge protective device,SPD)残压特性及入户端L线过电压和闪电回击电流之间的关系进行了分析和探讨。通过分析发现:近距离的闪电能在架空输电线路上产生几kV的感应过电压,过电压持续时间平均约1.0 ms,采集器前端安装SPD动作后,较远的入户端过电压波形也会受其影响;采集器前端SPD动作残压持续时间平均约218μs,比标准8/20μs冲击波试验持续时间长;入户端感应过电压、回击电流与距离有很好的线性拟合关系。

接地电阻随季节及天气过程变化规律分析

为了解框架结构建筑物基础接地电阻的季节变化特征及天气过程对其变化的影响,分析了2010年广州从化气象局框架建筑物基础接地电阻和相关气象要素的自动气象站观测资料。从季节变化特征来看,框架结构接地电阻相对较为稳定,月平均值2月最大为0.78Ω,9月份最小为0.57Ω,全年变化最大值约为0.21Ω。统计季节变化曲线和暴雨过程发现,接地体电阻与1.5 m土壤温度和1.0 m土壤含水量呈现明显的负相关,接地电阻减小值与暴雨的强度无明显的相关性。文中还对较长时间无降水的干旱过程进行了分析,结果表明:干旱时框架结构接地电阻值有明显的上升趋势,尤其在夏季,干旱对接地电阻影响较大。