低压配电系统防雷产品技术及发展

综述了低压配电系统防雷产品发展的四个阶段,对其具有代表性的产品技术原理和技术性能以及优缺点进行了总结。第一代产品——空气间隙具有放电不稳定,放电具有延时效应,工频续流较大。第二代产品——阀式避雷器采用碳化硅电阻片,具有较明显的非线性特性,配合放电间隙可很好地限制间隙击穿后的工频续流,但放电分散性大,连续电涌冲击保护能力差,使用寿命短。第三代产品——金属氧化物避雷器具有更优良的非线性特性和更大的电涌吸收能力,还具有纳秒级的响应速度,以及优异的陡波响应特性等优点,但在小电流区具有明显的负电阻温度系数,对避雷器动作负载和老化不利。第四代产品——电涌保护器主要是采用新型材料多手段控制的间隙和氧化锌压敏电阻等为元件,同时对防雷产品的安装结构、自身安全和故障自检等方面提出了新的要求。

常州雷灾分布特征及风险区划

根据常州近50 a的雷暴数据、近5 a的闪电数据和近10 a的雷灾资料,分析了雷暴和雷灾的相关性,结果表明:雷灾的发生不止与雷暴、闪电等自然因素有关,还可能与地区经济人口分布、区域雷电防护水平等人为因素有关;在雷击造成的损失中,电气和电子系统失效的损害占的比例最大,居民用户遭受雷灾的比重最大,这与各地区人们的防雷意识以及居民建筑防雷装置的完善程度有关.同时,结合实际情况,用7个指标(雷暴日数、雷击密度、雷电灾害频度、经济易损模数、生命易损模数、经济损伤模数和生命损伤模数)评价常州市雷电灾害的易损性.根据江苏省统计年鉴的常州各区县人口、面积和经济数据,采用层次分析法,分析得出常州市的雷灾易损性风险区划:高风险区(武进区)、较高风险区(天宁区、金坛市)、中风险区(钟楼区、戚墅堰区、溧阳市)和低风险区(新北区).

一次强雷暴中的多灾种天气特征对比分析

用Micaps和NCEP再分析资料对2012年7月3日发生在淮河以南地区的大范围强雷暴天气进行了分析,得出高、低空急流配置,形成低空辐合,高空辐散,槽线由高到低前倾,有利增强大气不稳定层结,中尺度切变线南北摆动具有触发对流作用等,为该区强雷暴多灾种天气的发生,提供了动力和热力条件。从云图、雷达参数和地闪特征对比分析得出冰雹、雷击、强降水,分别发生在强对流云团发展的不同时间和不同部位。其云团的形态、强度和范围等也不同。冰雹所表现出的回波强度、回波顶高和垂直积分液态水含量为最强,雷击次之,强降水最弱。在地闪出现的各个阶段都有可能出现雷击事故,但多为负地闪,强度均较强。强降水过程多为负地闪,强度较弱,降水集中时段,地闪频次高。冰雹发生时地闪频数明显下降,且多为正闪。雷击过程强度和陡度变化最平缓,冰雹过程突变最明显。雷击发生在整个地闪过程中强度和陡度都相对较大的时刻;冰雹发生前约半小时有强度和陡度的骤增;强降水阶段地闪平均强度和陡度都最小。

江苏洋口港区雷电特性及风险区划

利用洋口港区所在的江苏如东县地面观测站1959—2009年的雷暴日资料和洋口港区2006年1月—2009年12月的闪电定位数据,对港区雷电活动的时空分布特点和变化特征进行统计分析,揭示了洋口港区雷电发生的规律:闪电集中在6—8月份,港区陆地的闪电密度高于水域,而海上的闪电强度高于陆地。并通过计算气象指标、地物环境指标、承灾体的风险指标和建筑物的防护指标,对洋口港区人工岛进行雷击风险计算和雷击风险区等级划分,得出人工岛干散货及杂货作业区为高风险区,液体散货罐区和LNG接收站区域为中等风险区,公共设施区为低风险区,整个人工岛的雷击风险综合等级为中等。

雷电信息处理及产品制作与发布系统

雷电信息资料在科研和实际应用中具有非常重要的作用,如雷电灾害的区域划分、雷电灾害评估和雷电的预警预报等。各地方对相关的雷电信息资料使用还处于起步阶段,从使用情况看离实际业务需要还有明显的距离。为了充分利用大量雷电业务相关数据为防雷科技服务,使用Delphi 7.0作为开发工具,Firebird作为后台数据库,研制了基于TatukGIS和Google map的雷电信息处理及产品制作与发布系统。该系统采用图表、密度图、GIS专题图等多种方式,实现了闪电定位数据的实时显示、历史数据查询以及闪电密度图绘制;根据人工观测雷暴日资料更新雷暴日数据库,可分析雷暴时空分布特征、气候倾向率等;实时接收大气电场仪数据,并可实现图形显示和详细数据列表查看;实现雷灾数据实时上报并同时入库,可对雷灾数据按行业、损失等进行专题图制作,并叠加于GIS地图之上;地图显示各防雷检测单位,可查看详细信息和检测报告;同时实现了基于雷电信息统计分析结果的雷电业务产品的制作与发布,为防雷业务和科研工作提供可靠的技术支撑。

南京雷与雨相互关系分析

根据南京气象观测站1951—2007年57 a雷暴日及降雨记录资料,分析了干雷、湿雷和雨中有雷比率的变化特征,得出:57 a来湿雷明显多于干雷,干、湿雷日气候倾向率都为负值,趋势减少,但湿雷减少更为明显;干、湿雷都是夏季最多,冬季最少;南京市从历年某天发生湿雷的概率得:历史上任意一天湿雷发生概率超过0.2的日期都集中在7、8月,其中南京发生湿雷最高概率在7月20日,与本省苏南和苏中各市基本一致,比苏北发生湿雷概率最高日期早5～6 d。南京雨中有雷比率主要分布在0.12～0.25之间,平均为0.19;雨中有雷的比率呈逐年缓慢下降趋势,但近几年出现雷暴的比率略有增多;各月雨中有雷比率呈单峰型,夏季比率较其他季节大。结合1961—2007年梅雨期资料,统计得出历年梅雨期有雷比率分布区间广,为0～0.9,梅雨期有雷平均比率为0.26,虽比全年雨中有雷的平均比率(0.19)还高些,但比梅雨所在的6—7月雨中有雷平均比率(0.39)低得多。分析还发现雷与不同级别降水关系有差异,与小雨呈负相关,而与中雨、大雨和暴雨呈正相关,与暴雨的相关性最好,6—8月大雨和暴雨中有雷的比率高达0.62～0.74。

两次雷暴过程的地闪及回波特征

利用闪电定位系统、多普勒天气雷达、探空和降雨量资料,对南通地区2009年两次雷暴过程的地闪、降雨量和雷达特征进行了详细分析。结果表明:闪电主要集中在较强回波区域,40dBz及以上回波区域地闪尤为密集,但也有部分地闪尤其是正闪,发生在强回波边缘或回波弱的地方;40dBz回波高度突破-10℃温度层结高度的时间提前于第1次地闪,与地闪频数的变化一致性高;雷暴云发展过程中40dBz及以上雷达回波面积和地闪频数跳变较为一致,但出现连续降水时回波面积虽大,地闪频数反而减少;逐时降雨量和观测站周围20km范围内的地闪频数与时均40dBz及以上回波面积的相关性非常好。

通信基站对周围雷击环境影响

使用江苏省闪电定位仪资料及2012-07-03雷击事故当日卫星和实况资料等,结合规范中相关计算公式综合分析了常州武进某通信基站旁边办公房设备遭雷击损坏的原因,并给出合理的防护建议。

江苏省区域闪电分布特征

利用2006—2010年江苏省气象部门闪电定位系统的观测资料,对南京、苏州、徐州、南通和连云港5个代表性地区闪电频数的季节、月、日变化和空间分布特征以及闪电强度分布区间进行对比研究,探讨了各地闪电分布差异和全省闪电活动特征。结果表明,5个地区四季负闪均多于正闪;闪电频数年变化显著,南京峰值出现在7月,其他地区出现在8月;闪电日变化特征明显,各地区峰值出现在14:00—17:00。全省闪电频数的空间分布不均衡,苏南大于苏北和苏中地区,南京、镇江、常州部分地区分布着多个闪电密集中心。大部分闪电强度集中在20～50kA,100kA及以上的闪电很少,各地区正闪强度均高于负闪。

太阳能光伏发电站防雷技术探讨

太阳能光伏发电是一种新兴的环保型发电产业,如何进行光伏电站的防雷接地设计是个新挑战。而光伏发电站一般布置在开阔平坦的滩涂或开阔的屋顶上,作为至高点,极易发生雷击事件,特别在雷电高发地区;一旦发生雷击直接关系到太阳能电池组件、光伏方阵、逆变器、变压器等高灵敏设备的运行,电站维护人员的人身安全以及社会供电服务等。因此,迫切需要探讨光伏电站的防雷技术。根据发电站所在地的雷电特征和电池板的占地面积、布置形式及周围环境等条件,客观地分析光伏电站遭受直击雷的概率,从直击雷、雷击电磁脉冲和接地三个方面进行综合的防雷设计。设计方案可有效防止电池组件遭受直接雷击,并能确保配电柜和逆变器等的正常运行,为环保能源的持续运行提供保障。

两种闪电资料的对比分析

基于人工雷暴观测记录和雷达资料,对比分析ADTD闪电定位系统和VLF/LF三维全闪电监测定位系统的探测效率、时空分布特征以及强度特点等,得出:两套系统探测到的闪电都是以负闪为主,但3D系统探测的闪电频数约是2D的3倍多;3D系统的探测效率相对2D和人工观测高,但对弱闪电的探测精度不高;两套系统的闪电月、日变化非常一致,月分布极大值峰相差1个月,日分布极大值相差3h。3D闪电系统因其对云闪的高探测效率使得监测到的闪电日比2D明显多,但各市有不同,两套系统定位的闪电日以徐州差距最明显,扬州差距最小;3D系统测得的总闪密度明显比2D大,两套系统都测得无锡、苏州密度较高,对徐州的闪电定位结果几乎相反;3D系统测得的闪电平均强度小于2D系统,3D系统对正闪强度的探测效果较差。两套系统因其型号、探测技术和自身误差等方面的差异,探测结果存在不一致,需要积累长时间数据进行对比分析,才能更好地利用准确的数据,为防雷减灾服务。