改性碳纤维增强聚合物复合材料雷击损伤特性分析

在雷击环境中,碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)与紧固件直接相互作用的效应非常复杂。为深入了解不同因素对损伤模式的影响,设计了一系列实验模型,探究不同复合材料结构的试样雷击损伤效果,包括单向和编织织物结构;分析电流注入分别发生在紧固件部分和碳纤维部分的损伤特性。实验结果表明,编织织物结构具有更好的导电性能,相比于单向层结构,其雷击损伤区域更小。雷击实验条件对气体排放、层间剥离损伤特性和雷击现象均产生了显著影响。使用高速摄影机观察了雷击过程,通过对雷击击打过程的分析揭示了紧固件与CFRP复合材料之间的电热转换机制。

低纬高原雷电活动孕灾环境敏感性分析

为了研究地闪频次与孕灾环境敏感性因子的相关性,将2007—2016年云南省范围内发生过地闪的区域划分为1 km×1 km格点单元,统计每个地闪格点的地闪密度、最高海拔、最大坡度和海拔标准差(地形起伏度).运用概率统计理论分析地闪格点海拔、坡度、海拔标准差的概率分布.同时,应用相关回归方法分析地闪密度与地闪格点海拔、坡度、海拔标准差正态概率密度函数的相关性,建立多元回归方程,并对方程进行验证.研究结果表明,地闪格点对应的海拔序列、坡度序列、地形起伏度序列服从正态分布;地闪密度与地闪格点海拔、坡度、海拔标准差的正态概率密度函数存在显著线性关系,其线性回归拟合结果可表征地闪孕灾环境敏感性.

风力发电机组的综合防雷技术研究

我国在开发和建设清洁能源的过程中,风力发电扮演着重要的角色,它对于推动国民经济的发展居于举足轻重的战略地位。风力发电作为一种清洁、可再生的能源,已经在全球范围内得到广泛的应用和关注。在我国,风力发电项目遍布全国各地,特别是沿海、山脊、丘陵等风速较大的地区。然而,这些地区往往也是雷电多发区,风力发电设备的运行环境相当恶劣。因此,研究风力发电机组的防雷技术,确保风力发电设备的安全稳定运行显得尤为重要。基于此,文章对风力发电机组的结构、发电原理和雷电环境进行了探讨,分析了雷电对风力发电机组的危害,并研究了综合防雷技术,为同行提供了一定的参考。

基于主成分分析和结构方程模型的青海高原雷电环境特征

利用青海省53个气象台站的最小相对湿度、最大日降水量、冰雹日数、霾日数、雾日数、蒸发量和最大风速等观测资料和闪电定位资料,通过主成分分析和结构方程模型分析,研究闪电日数与以上各气象因子的关系以及青海省雷电环境特征,以期为青海省雷电灾害的防御和评估提供科学依据。研究结果表明:青海省年闪电日数在2.1~119.0 d之间,两个高值中心在玉树州南部和海南州北部,雷电活动最为密集、闪电发生频率最高的地区主要分布在青海省东部、玉树州、果洛州等地区;主成分分析、逐步回归分析和结构方程模型计算结果表明,冰雹日数、最大日降水量、最小相对湿度与闪电日数关系最为密切,均对雷电日数具有正向影响。

直升机雷电间接效应及耦合机理仿真

[目的]雷电电磁效应与耦合特性是直升机电子电气设备雷电防护设计的重要分析依据。[方法]依据SAE-ARP5412和SAE-ARP5416标准规定的试验波形与方法,在基于传输线矩阵法(TLM)的CST线缆工作室中对典型雷击模式下直升机内外电磁环境和电缆耦合电平的影响因素以及规律进行研究。[结果]结果表明:雷击电磁场的建立是一个迅速变化的过程,并随时间、空间、结构呈现复杂变化;雷电耦合机制是雷电流再分布的阻性耦合以及机体缝隙共振耦合的相互作用,并且其与频率有很强的依赖关系;电缆感应电平会受到飞机蒙皮电阻、雷电流波形参数以及电缆屏蔽层阻抗等因素的影响。[结论]所做研究揭示了雷电电磁耦合机理及电缆雷电电磁感应的相关影响规律,为航空器电缆敷设和雷电电磁环境防护提供了依据和支撑。

典型导弹天线雷电环境易损性试验及分析

为了使导弹在雷电环境条件下能够安全发射和飞行,对典型导弹天线在雷电电磁脉冲环境下开展易损性试验及分析,改进了飞行器典型天线设备雷电防护性能,突破了典型导弹天线的雷电电磁脉冲加固设计技术。

民用飞机翼盒结构闪电环境仿真验证试验方法研究

民用飞机翼盒结构闪电环境仿真验证试验是部段级适航取证试验,用于获取民用飞机翼盒结构闪电环境,并将试验结果与民用飞机翼盒结构闪电仿真结果进行对比,修正翼盒仿真模型。总结了民用飞机翼盒结构闪电环境仿真验证试验的试验方法,介绍了试验背景和目的,提出了试验要求,包括试验对象要求、试验电流路径要求、试验电流波形要求、试验回路网要求,描述了试验的具体实施方法,包括电流试验、电压试验和表面磁场试验。其中,缩比电流法和同轴回路网是开展民用飞机闪电试验的关键点,因此,对缩比电流法的目的和实施方式做了重点介绍,同时对搭建同轴回路网的目的和关键参数做了重点解释,对民用飞机部段级结构闪电环境试验具有一定的指导意义。

大兴安岭呼中林区雷击火发生机制与火环境研究

本研究旨在探讨我国大兴安岭呼中林区雷击火的发生和火环境特征,以提高森林防火的效果。通过对该地区的火灾历史和气象数据的分析,结合现场试验,系统研究了雷击火的发生机制和火环境影响因素。研究发现,大兴安岭呼中林区雷击火发生与地理位置、气象条件和植被类型密切相关,对这些因素的深入了解有助于制定更有效的防火策略。本文还提出了一些可行性的防火措施,以保障该地区森林资源的可持续利用。

基于改进雷击跳闸率计算方法的配网差异化防雷研究

10 kV配电线路绝缘水平低,且线路走廊内微地形环境对线路雷击跳闸率有较大影响,在遇雷击后线路发生雷击断线的概率较高。因此,本文仿真计算了线路在有无避雷器时的耐雷水平,利用不同地形走廊环境之间配电线路长度、雷击故障、地闪密度的差异,提出修正因子k对传统雷击跳闸率计算公式进行修正。以典型线路作为案例分析,根据线路地形特征和雷电活动差异进行综合性雷击风险评估,精确确定雷电易击段,为差异化防雷策略提供理论依据。

光环境模拟中的云雾闪电模拟系统设计

在正常天气环境下,民机驾驶员在驾驶舱内进行视觉作业(如观察判读仪表、显示器等)处在一个较为舒适的光环境中,但在恶劣天气环境下,驾驶舱内突然出现的强眩光源会造成飞行员视觉、生理以及空间方向感的损害,使飞行员的反应时间受到限制,直接威胁到飞行安全。在光环境模拟中的云雾闪电模拟系统设计,针对云层、闪电这两种自然现象的不同模拟指标,采用云雾模拟系统和闪电模拟系统分别在地面进行云雾闪电模拟,实现了在地面模拟恶劣天气环境,如雷暴雨、穿云层等,能为驾驶舱的光学集成设计、视觉工效设计、验证试验、人因工程研究等提供多功能、可复现的光学验证条件。

爆炸危险环境建筑物的防雷实例分析

存放爆炸危险物质的厂房或库房遭雷击后会造成巨大的危害。设计人员应对该类建筑的防雷设计给予重视,并采取相关措施。结合某推进剂加注厂房(爆炸危险环境)防雷工程设计,分析一类防雷建筑的防雷设计要点,重点介绍架空接闪线的设计和计算方法。

旅游景区雷电灾害特征及防御研究

在2000-2013年全国322起旅游景区雷电灾害统计的基础上,根据不同景区的雷灾特征,将旅游景区分为风景区、寺庙观堂、公园广场、文博院馆、森林公园等五类,分别给出了不同景区容易遭受雷击的部位及雷灾特点,并给出了相应的雷灾防御方法;给出了旅游景区人员伤亡情况,发现旅游景区雷灾中,旅游者的伤亡现象严重,分析了造成人员伤亡的雷击环境及应对措施。发生过雷电灾害的地方容易再次发生雷灾,对旅游景区雷电防护尤为重要。

变电所的瞬态电磁环境分析

变电所的瞬态电磁环境威胁二次系统的安全运行。采用现场测试和数值计算的方法分析了开关操作时和雷电作用时产生的瞬态电磁场。开关操作时产生的瞬态电场的频率范围为小于15 MHz,持续时间为8μs,主频为DC～1 MHz,上升时间为0.5～1.5μs;瞬态磁场的频率范围为小于20 MHz,持续时间为8～10μs,主频为0.5～3 MHz,上升时间为0.25μs。建议的最大瞬态磁感应强度为400 A/m,电场强度为20 kV/m。雷击变电所的雷电瞬态磁场建议取1 000 A/m。国家推荐性标准GB/T17626.9-1998的要求无法满足变电所实际雷电电磁环境的要求,建议变电所电子设备电磁兼容测试的脉冲磁场抗扰度的要求取1 000 A/m,另外建议对变电所的电子设备的抗扰度试验要增加瞬态电场测试,其强度取20 kV/m。

特高压交、直流输电的适用场合及其技术比较

从世界范围看,特高压输电技术将长期发展。根据中国电网的发展趋势,特高压电网将由1000kV级交流输电系统和±800kV级直流系统组成。根据特高压交流和直流2种输电方式不同的技术经济特性,比较分析了两者的适用场合,并对特高压输电线路的防雷保护、可靠性、稳定性、电磁环境、绝缘子选型和交直流配合等技术问题,分别展开比较。得出主要结论:特高压交流主要定位于近距离大容量输电和更高一级电压等级的网架建设,特高压直流主要定位于送受关系明确的远距离大容量输电以及部分大区、省网之间的互联;特高压直流的正极性导线比负极性导线更易遭受雷害;应避免出现由一个大电厂通过数回特高压交流线路集中送至同一地区的情况,也要重视包含多回特高压和超高压直流线路的“多馈入直流输电系统”的安全稳定问题;建议中国特高压输电线路优先采用大吨位、高强度的合成绝缘子,并采用由数片玻璃防污绝缘子和合成绝缘子构成的组合绝缘子方式,避免合成绝缘子芯棒碳化脆断的事故发生。

重庆地区雷电日雷暴日关系研究

为了更好地应用雷电定位系统的自动监测数据统计雷电日参数,在比较多年重庆地区雷暴日资料与近年来自动监测数据的基础上,重点研究该区域13个国家基准气候站的雷电日与雷暴日数据。结果表明:(1)平均雷暴日与平均雷电日的比值各站差异显著。总体来看,雷暴日数值小于雷电日并成正相关;其比例与观测区域面积、地形地貌环境关系密切;(2)不同雷电日观测半径差异显著,且均小于10km,一方面说明雷电活动的不均匀性;另一方面,说明器测的灵敏度远高于人的听力和视觉,观测人员对雷声的听力范围不大于10km;(3)主城区域雷电日观测半径最小,这是由于观测站周围的建筑物阻碍、环境噪声与空气中能见度变化共同作用的结果;(4)雷电日观测半径与地形地貌的关系明显,重庆市主城区雷电日观测半径较小,东北和东南部雷电日观测半径较大,总体来看地形地貌、城市化进程相似的区域,雷电日半径有可比性,器测数据是连续性的。

基于EMA3D的机载设备闪电电磁环境分析

闪电与飞机相互作用,在机载电缆束上产生电压和电流,这些电压和电流可能会导致关键电子设备损坏或出现故障,因此危害飞行安全。随着飞机材料和机载关键电子电气设备的不断改进和提高,航空工业界越来越关注飞机的闪电电磁环境对机载设备及飞机系统的影响。EMA3D可全面分析飞机遭遇闪电袭击后,其内外部电磁场分布情况,估算闪电对飞机里的线缆系统的间接效应。主要论述某机载设备的闪电电磁环境和EMA3D电磁仿真软件的功能,最后应用此软件分析飞机某机载设备周围的电场和磁场以及其连接线缆上的感应电流。

±1500 kV特高压直流输电技术前期研究

随着国家"一带一路"战略构想的提出,未来电网的发展将有大量跨国联网、跨区联网的需求。同时,随着社会的快速发展,输电走廊占地也将成为制约电网发展的一个重要因素,而更高电压等级特高压直流输电线路可大幅减少线路走廊。这两方面均亟待开展更高电压等级特高压直流输电技术的前期研究。在±800 kV和±1 100kV直流输电技术的基础上,进一步研究±1 500 kV直流输电技术中主接线设计、过电压与绝缘配合、外绝缘特性、电磁环境和雷电防护等关键技术在电压等级进一步提升后面临的问题,为未来更高电压等级的选择提供技术支撑。与±1 100 kV直流输电技术相比,更高电压等级特高压直流可实现更大范围内的能源资源优化配置。

武当山景区雷电环境及古建筑防雷

武当山是世界文化与自然遗产,因而武当山风景区的雷电防护尤为重要。截取风景区的地闪数据,以1km2范围为基本单元,得到各单元内2008-01-01—2011-12-31期间的全部地闪频次、极性、强度等参数,分析了武当山的雷电环境及地理环境对雷电活动的影响。研究表明:雷击大地密度整体上随高度表现出明显的增长趋势,电流强度平均值与高度大致呈现反向分布趋势。通过研究致灾环境的基本规律,进而有针对性的制定出科学合理的防护措施,对古建筑的防雷具有重要意义。

强电磁场对某型无线电引信安全性的影响

为了研究强雷电电磁场(LEMP)对没有保护状态下无线电引信性能的影响,对LEMP进行了模拟。利用MARX发生器向宽带横电磁波(GTEM)室注入雷电电压波,在GTEM室内产生模拟的LEMP电场;利用浪涌发生器向亥姆霍兹线圈注入雷电电流波,在线圈内产生模拟的LEMP磁场。根据某型无线电引信可能遭遇的雷电电磁环境,对处于勤务处理状态的该型无线电引信进行了辐照效应实验,测试辐照前后引信的性能指标,对其差异进行比较,分析了LEMP对该型无线电引信性能指标的影响。结果表明,在强的雷电电磁场环境下LEMP电场会损坏该型无线电引信的高频组件,使其不能产生探测信号,导致引信不能正常发火;LEMP电场还会损坏检波电路,使检波直流电压不能达到正常指标,从而导致引信也不能正常发火;LEMP磁场对该型引信性能基本没有影响。

塔尔寺古建筑的雷电环境分析与防护措施

青海塔尔寺具有很高的佛教历史和文物价值,但在2011年8月30日由于雷电波侵入,造成了塔尔寺的时轮坛城和大吉哇殿内的消防、安防及低压配电系统部分设备遭雷击损坏,也严重威胁到僧侣、游客的安全。因此,对塔尔寺古建筑实施雷电防护已是非常必要和十分紧迫。为此,在分析塔尔寺所在的地理环境、气候特点、雷暴特征、雷击风险评估结果等基础上,提出了对塔尔寺古建筑采取内部防护和外部防护相结合的综合防护措施:外部防护采用通过在塔尔寺雷暴路径上安装一定高度的避雷针来提前接闪拦截,再由建筑物天面安装的避雷带进行二次接闪,从而有效预防和减少塔尔寺建筑物遭受直接雷击。内部防雷采用屏蔽、合理布线、等电位连接、电源和其他进出建筑物的线路上安装电涌保护器等方法,预防和减少感应雷、雷电波侵入造成的危害。事实表明,避雷措施是可行的,能预防建筑物、人员免受雷击。对于与塔尔寺有类似环境的古建筑的防雷电有参考价值。