Protective effect of compressing arc extinguishing lightning protection device on superimposed lightning strikes

Traditional lightning protection measures can not solve the problem of superimposed lightning strikes.This paper presents a compressing arc extinguishing lightning protection device,which can solve the problem of superimposed lightning strikes.This device can extinguish the power frequency continuous current arc quickly in 1-2 ms.It is far less than the response time of relay protection,which can avoid lightning trips and improve the reliability of power supply.The computer simulation and engineering practice show that the compressing arc extinguishing device has good protection effect on superimposed lightning strikes.

波形捕捉下避雷器暂态高频大脉冲阻性电流感知

针对避雷器暂态高频大脉冲波形感知容易受到干扰信号影响,无法获取有效阻性电流的问题,提出了波形捕捉下避雷器暂态高频大脉冲阻性电流感知方法。根据采集的避雷器暂态高频大脉冲阻性电流,分离弱阻性电流与容性电流。计算拟合残差平方,采用最小二乘法求解多项式系数,使拟合残差平方达到最小,以此捕获暂态高频大脉冲波形。分析由拟合点构成的瞬时高频大脉冲信号,区分放电脉冲和干扰信号,采用均方根法计算得到阻性电流。通过实验结果可知,该方法感知的阻性电流变化趋势与实际结果一致,电流感知结果与实际数据最大误差为20μA,能够精准感知阻性电流。

太原夏季短时强降水与闪电的关系及应用

利用太原地区夏季三维闪电定位系统的2017—2021年闪电数据、小时降水量及国家站10 min降水量,分析短时强降水日的闪电特征,并将短时强降水站点与前1 h的闪电密度进行空间叠加。结果表明,短时强降水日闪电以负闪为主。负闪密度远大于正闪密度,且有明显的空间差异,负闪密度中心主要位于尖草坪北部和阳曲县南部。闪电频数峰值比10 min降水量峰值提前10~60 min,且闪电频数峰值(大于等于50次/10 min)及其后的20 min内闪电频数陡降其峰值的一半或以上,这对短时强降水有更好的指示作用。短时强降水站点与前1 h的闪电高密度区有很好的对应关系,且大多分布在闪电密度梯度相对较大的地区。当太原地区闪电频数大于100次/h时,闪电密度大于等于0.1次/km2·h对短时强降水落区预警命准率较高。

广播电视调频发射台防雷保护策略

分析调频发射台在雷电天气中的风险,介绍雷电风险的来源,阐述雷击可能导致的危害,提出广播电视调频发射台的防雷保护策略,包括雷电感应器的安装选择、接地系统的接地设计与布局、机房防雷措施以及电源系统防雷等。

直埋光缆线路防雷线设计方案

直埋光缆线路防雷线是直埋光缆线路工程重要的一项设计要素,但通信线路工程设计规范中给出的设计要求比较模糊,实施困难。针对这个问题,本文首先根据光缆故障频度,分析光缆结构选型,然后结合通信线路工程设计规范要求和预算定额中的材料,分析设置在不同净距下不同材料情况的防雷线是否符合规范要求,最后给出直埋光缆线路防雷线设计建议。

广播电视发射塔防雷接地探索与实践

广播电视发射塔在运行过程中,由于其特殊的构造和地理位置,容易遭受雷击,且雷击损害后果较严重。对此,分析广播电视发射塔的防雷接地、雷电防护技术现状,结合防雷接地设计实例,提出较为科学和安全的防雷接地设计方法,并制订防雷保护日常维护计划。

强热带风暴“玛娃”(1716)的闪电特征分析

为了解热带气旋(TC)登陆过程中的地闪特征,利用广东地闪定位、广东省天气雷达拼图、FY-2E卫星红外亮温(TBB)和东源探空等数据对2017年9月3日登陆广东的强热带风暴“玛娃”(1716)进行分析,结果表明:“玛娃”过程监测到地闪频数45010fl,其中正闪频数4749fl;地闪频数在登陆后减少约40%,可能与“玛娃”登陆后持续减弱有关。地闪活动主要集中于TC前进方向左侧,呈明显的非对称结构。TC登陆前后闪电活动都主要发生在外雨带,且占据主导地位,闪电活动在登陆后有向TC中心内收的趋势;过程地闪频数峰值出现在“玛娃”登陆前2h;登陆后地闪频数迅速减少,但正闪比例明显上升。“玛娃”登陆前后闪电活跃区域与强回波区域较为重合。云顶低亮温区域出现在外雨带,与地闪活跃区域有很好的对应关系,且闪电多发生于云顶亮温小于200K范围区域附近。500hPa以下的温度廓线基本在5℃范围内,湿层深厚,呈明显的不稳定层结特征。地闪活动出现的密集时段伴随着强的垂直风切变。

南昌一次大暴雨过程中闪电与回波特征分析

为了做好大暴雨过程的监测预警工作,文章运用地面气象要素、雷达回波、闪电数据等资料,对南昌市2023-06-19-2023-06-20大暴雨过程中的闪电特征进行了分析。结果表明:大暴雨是梅雨锋雨带稳定少动,雨带出现多个短时强降水形成的;在短时强降水发生前,闪电频繁(超过闪电频次平均线),短时强降水过程中闪电频次快速减少;短时强降水是形成大暴雨的重要原因,尤其是当同一地区出现两次以上短时强降水时,出现大暴雨的概率很大;大暴雨回波带由短带回波和多个对流单体回波组成,组合反射率可达45~55 dBZ。研究结果以期为南昌地区大暴雨中闪电和短时强降水的监测预警提供分析依据。

气吹弧装置仿真与试验研究

并联间隙雷击闪络后能快速疏导电弧保护绝缘子,但无法有效切除后续工频续流。因此,基于“气吹弧”思想研究设计了一种应用于高压输电线路的气吹弧装置。该装置与绝缘子串并联安装,当雷击线路时利用绝缘配合先于绝缘子击穿闪络泄放雷电流入地,并同时利用雷电脉冲信号触发灭弧气丸产生高速气流,能够在继电保护装置最快响应动作前熄灭电弧。通过仿真在理想状态下得出该装置能够在4 ms内将20 kA的工频续流熄灭;通过试验得出该装置能够在2.6 ms内将5.1 kA的续流电弧熄灭。仿真与试验结果基本一致,共同验证了所设计气吹弧装置具有良好的灭弧效果。

苏州地区雷电分布规律分析

利用苏州地区2002～2004年闪电定位系统监测资料，分析了该地区地闪的月变化、H变化、强度、闪电密度等特征。结果表明，苏州地区地闪的月变化呈单峰分布，而H变化则呈双峰分布，夏季19时左右是该地区强对流天气最易发展成熟的时段；雷电流强度不大于10^4A所占比例最大，强度大于10^4A的强雷电主要集中在南部地区，以正闪为主；苏州市区是闪电频发的中心地带；闪电多发区与当地的环境有很大关系。

冰雹云中闪电特征观测研究

通过对西北地区11次冰雹过程闪电定位仪和多普勒雷达观测资料的分析结果表明,闪电5 min频次分布呈现规律变化,在降雹前4～97 min出现频次大于20次的峰值,冰雹过程正地闪占总地闪比值在24.7%～40%之间;闪电密度最大中心区出现在降雹位置之前,闪电逐时空间分布标识出冰雹云的发展移动路径;闪电分布在雷达回波区,并不与雷达最强回波区对应,闪电频次、正地闪所占的比值和闪电时间序列分布,可能起到预警冰雹的作用。

北京地区闪电活动及其与强对流天气的关系

利用单站闪电定位系统Ｍ－ＬＤＡＲＳ监测１９９５～１９９７年夏季北京地区的闪电活动。分析结果表明：闪电频数的日变化与强对流天气发生有一定对应关系；不同类型的天气过程，如冰雹、暴雨发生时，闪电中地闪和云闪的比例有明显的差异，其中地闪中正、负闪和云闪中正。

区域海拔高度对云地闪电参数分布的影响

为进一步研究雷电参数随海拔高度的分布特征,为雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省雷电定位系统(lightning location system, LLS)2007年1月至2017年12月监测资料,采用数理统计方法,对不同海拔高度的频次、极性、雷电流幅值和波前陡度等参数进行了统计分析。结果表明:负地闪和总地闪频次随海拔高度增加呈线性减少,海拔2 700 m的地闪频次约是300 m处的1/3,正地闪频次随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔800 m处相对最少。海拔在800~2 700 m时,正地闪比例随海拔高度增加而明显增加,2 700 m处的正地闪比例约是800 m处的3.7倍。负地闪和总地闪中值雷电流幅值随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔1 500 m时,负地闪和总地闪中值雷电流幅值相对最小。海拔1 200~1 700 m的高山,负地闪和总地闪≤20 kA的小雷电流幅值比例较高,是海拔200 m处的2倍以上;海拔1 500 m以上的高山地区,大于100 kA大雷电流幅值平均比例大于低山丘陵和平原地区。正地闪、负地闪和总地闪平均雷电流波前陡度随高度增加呈自然对数减少。上述研究表明:海拔1 500 m以上的中高山地区的大雷电流幅值所引起的反击概率大于岗地和平原地区,在1 200~1 700 m的高山地区,小雷电流绕击相对较高。相对于中高山地区,低山丘陵和平原地区的雷电电磁感应的危害性相对较大。

重庆库区地貌1999—2008雷电流幅值频率分布特征

雷电流的幅值及其特性是雷电科学研究的重要基础数据。通过对1999—2008年重庆地区地闪监测资料中雷电流幅值测量数据的数理统计和对数正态分布拟合,重点分析其频率分布特征。结果表明:雷电流幅值频率分布特征随闪电极性具有显著差异,负闪雷电流幅值出现频次满足对数正态分布,并通过显著性检验,可以用对数正态分布曲线很好地拟合其分布特征;正闪的雷电流幅值不符合对数正态分布,而是符合双对数正态函数叠加分布特征。在此基础上,获得了重庆库区地貌的雷电流幅值的概率密度分布曲线方程,它客观地反映了重庆地区雷电活动规律,相对于IEEE工作组给出的雷电参数,该参数能更为准确地为重庆地区这种典型库区地貌区域的城市规划和防雷减灾活动提供了理论依据。

采用闪电定位系统的丘陵山区雷电特征分析

为研究丘陵山区雷电分布特征,利用重庆闪电定位系统监测的地闪资料(1999-2008年),通过数理统计、回归分析等方法,重点分析海拔高度>800 m丘陵山区闪电的时间和高程属性特征。结果表明:丘陵山区负闪频次(占95.6%)明显高于正闪频次(占4.4%),闪电发生主要集中在4—10月,日分布有两个高频时期(0:00-3:00,13:00-16:00),闪电频次随着海拔高度上升而逐渐减少;正闪所占的比例和高幅值闪电比例都是随着海拔高度的上升明显增大;正闪平均雷电流强度明显高于负闪,其冬季平均雷电流强度明显大于夏季;正闪平均雷电流强度日变化有两个峰值(凌晨和正午前夕);正闪雷电流强度随着海拔高度升高而增加。在此基础上获得了丘陵山区雷电流幅值的累积概率分布曲线,为防雷设计、施工提供了可靠的科学依据。

标准雷电波形的频谱分析及其应用

标准雷电波频谱分析可以获悉其电压、电流在不同频段的振幅、能量等分布,为防雷器件和电子设备的标准波形冲击试验以及基层雷电防护工作提供技术参考。选取常用的8/20(μs)、10/350(μs)波形、后续雷击0.25/100(μs)波形和国家标准推荐雷电试验波形(10/200、4/300、1.2/50、10/700(μs)),通过连续傅立叶变换计算了不同波形的振幅、能量的频谱变化,并与自然闪电辐射场的频谱进行了比较。结果表明雷电电流波形的振幅和能量主要集中在低频部分,振幅频谱主要集中在1MHz以下,能量主要集中在几kHz到几百kHz;半峰值时间t2是雷电波振幅和能量频谱分布的主要因素,t2的大小决定了低频部分的谐波丰富程度。这些结论在雷电防护设计和应用中起到一定的参考作用。

北京地区雷暴的雷达回波特征与闪电活动的相关关系

基于雷达资料以及SFAIR 3000闪电定位资料分析了北京地区14次雷暴过程,研究了闪电活动与雷暴的雷达回波反射率体积的相关性。结果表明:反射率体积与总闪频次有着较好的相关性,其中-15℃层以上超过30 dBz的反射率体积与总闪频次的相关系数为0.89,其指数拟合优度为0.83。北京地区雷暴的单个闪电表征回波体积(VPF)在闪电活动开始时期有较高的水平,但在闪电活动结束时期较小。VPF还可作为闪电活动消亡的指示因子。

2008—2009年江苏省闪电特征分析及应用研究

统计了江苏省气象部门雷电探测系统2008—2009年闪电记录,对江苏省闪电强度、闪电频数等闪电特征进行分析,得出江苏省的雷电流强度和闪电分布都有明显的时空差异,并且闪电频数和强度在空间分布上基本呈相反分布;同时利用地闪记录与雷暴日数的关系,得出了适用于江苏13个地级市的地闪密度计算公式.

基于小波多尺度分析的输电线路直击雷暂态识别

研究和识别输电线路直击雷的暂态特征对研制基于暂态量的保护及提高其可靠性都具有十分重要的意义。该文首先从保护的角度对输电线路各类直击雷的特点进行深入的研究分析;通过小波变换对输电线路直击雷、短路故障等暂态信号的多分辨率分析,发现其暂态电流附加分量的能量分布特点反映了对应暂态过程的内在特征,可用以构成判据实现输电线路非故障性雷击暂态的准确、可靠识别,从而大大提高保护的抗雷电干扰能力。大量 EMTP 仿真计算验证了所提方法是正确、有效的。

雷电流波形的数学模型及频谱仿真

论述了 3种常用雷电流冲击波形的数学建模 ,利用MATL AB工具算出 3种雷电流波形的频谱 ,实在现了雷电流这一非周期函数的频谱解析。该法可用于类似数值计算。