基于干涉法对雷电流峰值的实时测量研究

基于光学的干涉法,提出了一种实时测量雷电流峰值的方法。将雷电流引入导线圈中,然后将通入雷电流的导线圈放置于干涉仪的物光路中,使物光穿过导线圈的中心。当有雷电发生时,导线圈中心将产生反映雷电流峰值的电磁场。在物光路中引入电磁场,相当于在干涉仪的参考光路中引入附加的相位差,利用计算机计算出的相位分布可实时反推雷电流的峰值。实验结果表明,所搭建的装置可实时测量雷电流的峰值,并且结构简单,成本低,还具有很高的测量效率。

实测接闪雷电流峰值数据分析

利用雷电流峰值记录仪对西宁周边地区的雷电流峰值及发生时间两个参数进行了实际测量。实际共测得雷电电流峰值7次,其中湟中县甘河工业园区实测取得记录6次,大通老爷山实测取得记录1次。在实测数据中,除2016年7月28日数据无法在监测网数据中得到印证外,其余数据均与监测网数据相吻合。通过实际测得雷电流出现时间与青海省闪电监测网监测数据进行对比发现,实测雷电流的出现时间、幅值、定位点等与监测网参数存在较大差别。6次数据中,平均时间误码差为11.7s,其中超前最大时差为221s,滞后最大时差为155s,造成时间误差较大的主要原因是两种监测方式的授时机制不同;雷电流幅值误差很大,监测雷电流幅值是实测雷电流幅值的2.1~22.6倍,测量误差在51.4%~95.6%之间,平均误差达76.5%,造成雷电流幅值误差较大的主要原因是峰值记录仪和闪电监测网的相对误差都比较大;定位距离误差在2.5~46.5km之间,平均误差为13.7km,造成距离误差较大的主要原因是闪电监测网在定位精度上存在较大误差。

基于雷电定位系统的雷电多回击地闪参数统计及影响因素分析

根据2010—2021年广东省雷电定位系统(lightning location system,LLS)数据,以不同定位站数的筛选方式对多回击地闪参数进行统计,发现随着选取的定位站数增加,多回击地闪的占比、雷电流幅值和时间间隔增加,由此指出:开展多回击地闪次数及占比统计时应选取定位站数S≥2,避免大部分小雷被忽略;开展雷电流幅值统计时应选取定位站数S≥3,确保雷电流幅值精度。对比分析人工引雷时LLS测量的雷电流幅值差异,发现雷电流幅值越大,LLS中能监测到雷电流的定位站数越多,此时LLS测量的雷电流幅值与人工引雷测量结果的偏差越小。选取定位站数S≥3,统计分析多回击地闪中首次回击雷电流幅值与后续回击的关系及其变化趋势,发现首次至后续回击雷电流幅值中值依次递减、回击时间间隔依次递增,但随着回击次数的增加,所有后续回击的雷电流幅值大于首次回击的概率呈现先增大后略减小的趋势,由此提出后续回击雷电流幅值大于首次回击雷电流幅值的概率计算公式。

通信基站雷电电磁脉冲的防护

分析了雷电电磁脉冲特性和频谱,讨论了雷电流的峰值比率以及雷电电磁脉冲的能量比率积累的频率分布范围,尝试采用高通滤波器来实现通信基站信号避雷的方法,2002年起应用于广东强雷区清新县八片山的通信基站取得了较好的效果.

建筑物顶端几何特征对上行先导起始影响的3D模拟

建筑物几何特征对上行先导始发具有重要影响,基于三维变网格雷击物理模型,在不同几何特征建筑物和不同雷电流峰值情况下,探讨了下行负地闪过程中,建筑物顶部上行正先导始发影响因素。除了发现建筑物高度对先导的始发具有促进作用外,还得到以下结论:①雷电流峰值I_(P)相同时,建筑物的高度越高,其几何形状对上行稳定先导起始的影响(η)就越小。建筑物高度相同时,雷电流峰值越大,η越小;②圆柱塔形尖端的上行稳定先导最容易起始,且最接近针形,η最小,为12.2%。长方体形上的稳定先导起始最晚,η最大,可达53.4%;③对于高度较矮和雷电流峰值较小的情况下,尖端几何形状(塔形或斜坡)对先导起始的影响较明显。

传播效应对远距离雷电电磁场的影响

雷电电磁波沿着地球表面传播时,受传播效应影响波形会发生畸变,进而影响雷电定位系统的精度。采用Wait解析算法研究了地面有限电导率与地球曲率对1000 km以内雷电电磁场波形的影响,对不同回击电流波形和不同电导率情况下的远场衰减系数进行了拟合,修正了现有的回击电流峰值反演公式,并对传播效应带来的远场波形到达时间延迟量进行了统计分析。结果表明:当观测距离大于200 km时地球曲率对场的衰减不容忽略;和平坦地面相比,弯曲的地表使得200、500、1000 km处的远场峰值分别额外衰减了约9.6%、29.4%和55.5%。考虑传播效应后远场峰值与理想场的峰值之比随着观测距离d的增加以exp(-d/α)的指数函数大幅递减,指数衰减距离常数α的平均值为1000 km。回击电流波形陡度越大,包含的高频分量越多,远场的衰减越大。雷电电磁波沿陆地表面传播时,传播距离每增加100 km波形初始到达时间平均延迟0.36μs,峰值到达时间平均延迟0.96μs。由此可见,远距离雷电定位和参数反演应充分考虑地球曲率带来的传播效应。

输电线路雷击故障影响因素及算法分析

新型电力系统发展规模不断扩大,对输电线路的平稳运行提出了更高的要求。夏季我国的大部分地区多雷电,如果没有有效的防雷措施,雷击后会产生强烈的感应电流,形成冲击电压,导致变压器等输电线路设备损坏,因此必须采取措施预防雷击故障。本文详细分析了输电线路雷击相关参数及雷击的形成原因,深入探讨了输电线路常规防雷措施基本原理,提出了输电线路防雷的仿真模型,并对该模型的实际应用情况进行了结果分析,为电力企业制定电网防雷的具体措施提供了参考。

基于三维设计的HGIS配电装置优化布置应用研究

受到占地面积、运行条件等多种因素的影响,导致HGIS配电装置最佳布置方案设计难度加大,为此进行了基于三维设计的HGIS配电装置优化布置应用研究.从可靠性、运行维护、防污性能等方面分析HGIS配电装置特性,在此基础上分别构建雷电模型、输电杆塔与母线模型,以获取不同雷电流波形取值,并根据工程实际情况确定模型对应参数,以增强配电装置的抗雷击性能.以减少占地面积与提高运行安全性为目标,利用三维设计方法制定整体设计架构,并引入协同思想对配电装置间隔宽度、纵向尺寸进行设计,将其无功补偿装置按照“一字型”排列,完成空间优化布置.仿真实验表明,该方法能够有效减少占地面积,且雷电流峰值较小,能提高安全性.