雷电流作用下铁件剩磁量的规律分析

剩磁法是一种雷灾鉴定中判定是否发生雷击事故的方法,但标准中只给出判定的参考剩磁数据,其数据通用性有待斟酌。为了探究铁件剩磁量的规律,通过模拟雷电流的发生,选取一定的试样进行冲击测试后测量剩磁,得出了影响剩磁的主要因素有铁件材质、尺寸、所在位置、测量位置、雷电流大小、冲击条件、次数等,并得出0.5~1.5mT区间的数据同样可以作为判定依据。而当冲击次数为5次以后,由于铁件的剩磁累积效应,铁件的剩磁量逐步达到饱和。得到的结论为雷灾鉴定工作提供了一定的理论基础。

直升机电子设备舱瞬态雷电感应磁场特性

飞机雷电电磁效应特性和耦合规律是飞机雷电间接效应防护设计和分析的重要依据。为此,通过采用电磁仿真和雷电实验相结合的方法,对某型直升机电子设备舱雷电感应磁场分布特性和变化规律进行了研究,探讨了设备舱主要雷电电磁耦合机制和效应参数,并比较、剖析了仿真和实验结果的差异。结果表明:不考虑缝隙耦合,设备舱雷电感应磁场呈周壁强、中部弱的空间分布规律,磁场矢量呈磁力线从设备舱侧壁穿透并扩散进入的分布形态,且强度朝内急速衰减降低;电阻降低能显著加强电流重新分布效应,加速并加强电流和磁场分布和扩散;在约2 m?蒙皮电阻设置下,当遭受雷电流分量A雷击时,设备舱内壁感应磁场高达25 mT,但在100~200 mm范围急速降至6 mT以下,中部磁场降至约2~4 mT;蒙皮由铝合金设为碳纤维,设备舱重新分布时间常数由7 ms加快至7μs,1 MHz的磁场扩散强度增加超过1个量级;设备舱缝隙耦合的共振频率在100 MHz以上,未能观察到振荡波形结构,共振作用并不显著。对比实验,仿真可较好复现窗口区的磁场分布形态和约2~15 mT的磁场量值,但尚需谨慎处理较次要的耦合效应以提高精度。

雷击配电变压器的电磁融合仿真分析

用户用电的大部分问题都与配电网相关。配电变压器是配电网的末端设备,数量众多且绝缘水平低,容易受到雷击的侵害,进而引发配电网故障。针对这一现状,建立配电变压器的雷击模型并对其遭受雷击时的特性进行研究具有重要意义。为确保仿真结果的真实、可靠,创新性地利用直流电磁瞬套电力系统计算机辅助设计(PSCAD/EMTDC)、ANSYS MAXWELL平台,分别建立了雷击发生模拟器和配电变压器有限元模型。通过多平台融合仿真,对配电变压器遭受直击雷、感应雷两种雷击形式时的电磁过程进行研究分析。仿真结果表明,遭受雷击时,配电变压器各部件磁感应强度均会显著提升,雷电从高压侧进入时对磁感应强度的影响远大于低压侧,直击雷对磁感应强度的影响大于感应雷。因此,提升配电变压器的防雷性能,尤其是配电变压器高压侧防雷和直击雷防雷,应是后续研究的重要方向。

变压器雷电冲击特性的融合仿真分析

变压器是电力系统中的核心设备,容易受到雷击的侵害,进而引发电力系统故障。针对这一现状,建立变压器的雷击模型并对其遭受雷电冲击时的特性进行研究具有重要意义。文融合PSCAD/EMTDC和ANSYS两种仿真模式,分别在两个平台上建立了雷电过电压暂态模型以及变压器有限元模型,利用多平台融合仿真来对变压器遭受直击雷、感应雷两种雷击形式时的磁特性和温度特性进行观测分析。仿真分析表明,新的PSCAD/EMTDC及ANSYS融合仿真模式可以准确而细致地模拟变压器遭受雷电冲击时的关键过程,对变压器各部分磁密和温度变化情况进行了观测,为变压器雷击现象的研究提供了新的思路。

雷电磁场的模拟及暂态循迹仿真分析

基于电磁振荡以及高压尖端放电原理,利用特斯拉线圈模拟自然界中的雷电及其磁场。利用TES-593三维电磁测量仪对所产生的雷电磁场进行测量,探究了放电频率f、放电脉宽I与雷电磁场的关系。通过原创的“暂态循迹仿真分析法”对不同高度下的磁场分布情况进行测量和仿真,进一步探究雷电磁场分布与雷电距地面高度的关系。

雷电脉冲磁场模拟器设计与标定

研制的雷电脉冲磁场模拟器,采用多匝线圈并联结构,扩大了均匀磁场的空间。理论分析和模拟仿真获得的模拟器内的标准场分布一致。模拟器产生的脉冲磁场最快上升时间为0.23μs,可以模拟人工引雷和自然雷电放电辐射产生的脉冲磁场。

不同网壳材料浮顶油罐雷击损伤分析

针对浮顶油罐网壳雷击损伤危害,以Q235B钢合金和3003铝合金为例,基于雷电电弧的热等离子磁流体动力学理论,建立网壳材料雷击损伤的有限元分析模型,计算网壳材料遭受雷击时的电、热、力等多场特征,研究不同材料参数对金属损伤的影响。结果表明,网壳材料的电导率和热导率变化0.01~100倍时,电弧-材料界面的洛伦兹力、电流分布以及耦合过程发生明显改变,Q235B钢合金网壳材料表面洛伦兹力和电流密度的峰值改变-27.7%~111.0%和-28.9%~61.1%,峰值位置变化-8.5%~17.0%和-11.0%~6.6%;3003铝合金网壳材料表面洛伦兹力和电流密度的峰值改变0.0%~91.4%和-23.9%~0.0%,峰值位置变化-10.7%~2.7%和-0.7%~1.7%。研究可为油罐材料的雷击损伤数值分析和耐受能力改进提供参考。

直升机雷电电磁环境仿真分析

为了提高直升机对雷电的防护能力,根据标准SAE-ARP5416A规定的试验方法,使用COMSOL软件中对某直升机简化模型注入雷电流A波,由此来分析其遭受雷击时机舱内外的电磁环境。分析了直升机机体上的开孔对舱室内部电磁场分布的影响。仿真结果表明,雷电电流在机身上存在不均匀分布现象。电场强度和磁场强度随着空间位置与雷电路径距离的增加而减小。机身为金属结构,对电磁场有一定的屏蔽作用,但是机头的玻璃开孔又降低了整体金属机舱的屏蔽性能。该仿真结论能够对直升机遭遇雷击时的间接效应进行有效分析,进而指导直升机的防雷设计。

雷击对公交车电磁环境影响的仿真分析

通过在FEKO中建立雷击模型,分析雷击引成的雷电磁脉冲对公交车这一特殊车型车身内部电磁环境的影响。通过仿真分析可以发现:雷电电流密度在车身上分布并不均匀,电场强度和磁场强度随着空间位置与雷电路径距离的增加而减小;在车身尖角边沿等结构的位置电场强度值会比周围强;雷击点距车辆越远,雷击造成的影响越小,线缆耦合的电压值越小;车身对发生在上方的雷击屏蔽能力最强同时,关闭位于车身上方的天窗,可以提高车身的屏蔽能力,提高车辆运行的安全性。通过对仿真结果的分析,可以对公交车的防雷击设计起到参考作用。