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雷云放電的重復(fù)性是雷電放電機(jī)理的重要性質(zhì)-社

發(fā)布時(shí)間:2018-02-08 10:32 　 瀏覽次數(shù)：

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上世紀(jì)30年代，美國(guó)的B.F.J.Schonland(舍恩萊德)和M.M.C.Collens(科倫斯)利用C.V Boys（博依斯）發(fā)明的B門旋轉(zhuǎn)攝影機(jī)，于1934年、1935年、1938年在南非的約翰內(nèi)斯堡郊區(qū)多次獲得雷云對(duì)地放電的照片，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)百?gòu)埛崔D(zhuǎn)玻璃負(fù)片分析，得出雷云放電多重性的結(jié)論（由于雷云中有數(shù)個(gè)電荷中心，雷云導(dǎo)電性能不好，因此多個(gè)電荷中心放電有時(shí)間差），照片表明，一次雷擊，雷云至少放電3次，最多可以放電42次。每次放電間隔為0.6ms至0.88ms。美國(guó)在IEEE的文件和標(biāo)準(zhǔn)中說(shuō)明，GE公司在電力輸電線檢測(cè)到的雷電全部都是多個(gè)間歇雷電電磁脈沖波。美國(guó)AT&T(電報(bào)電話公司)等公司在北美通信和數(shù)據(jù)線上獲取雷電檢測(cè)波說(shuō)明，線上檢測(cè)出的都是多次雷電電磁脈沖波。線路上出現(xiàn)多脈沖現(xiàn)象早就是科學(xué)家的共識(shí)。

研究大氣物理學(xué)后，人們還發(fā)現(xiàn)，雖然雷云放電有多重性，但是，雷云的多個(gè)放電不會(huì)第二次擊中地面的同一點(diǎn)，幾個(gè)雷擊點(diǎn)間總有地理上的距離。鐵路編組站多次觀察到，一次雷云放電時(shí)總是出現(xiàn)一片雷擊點(diǎn)，正好說(shuō)明“一次雷云放電，不會(huì)向同一地點(diǎn)放二次電”。

但是在架空明線上，則可能同一次放電，多次擊中線條的各個(gè)點(diǎn)上，與鐵路編組站觀察到的2部位前一次雷過(guò)程，雷擊點(diǎn)呈線性或片性分布相同。同時(shí)，在架空明線線條上傳輸?shù)牟坏芯€路沿線的直擊雷，還有靜電感應(yīng)和線路附近雷閃的電磁感應(yīng)雷電脈沖。所以線條上觀察到的一定是多個(gè)雷電電磁脈沖。美國(guó)數(shù)家通信公司對(duì)地下電纜傳輸線也進(jìn)行了觀測(cè)，其觀察結(jié)果可以在IEEE C62.41.1的附錄上查找，證明地下電纜傳輸線的雷電電磁脈沖電壓只有幾百至千伏。要知道，對(duì)稱電纜特性阻抗為150Ω，即使雷電電磁脈沖電壓達(dá)到2000kV，其脈沖電流也才13A，這一結(jié)果和IEC 62305-1附錄E中說(shuō)的量值吻合。至于架空電力輸電線上的雷電流，1980年版的IEEE C62.41或是2002年版的IEEE C62.41.1都在附錄A中說(shuō)明，經(jīng)傳導(dǎo)到架空輸電線末端的直接雷電流，每相只有10kA。這是因?yàn)槔纂娛请姶挪?，電磁波在線路傳輸有很大的衰耗，到達(dá)末端時(shí)，電壓已經(jīng)很小，這里面受兩方面的影響：防雷器采購(gòu)

① 雷擊高電壓出現(xiàn)在架空上時(shí)，線條支撐的絕緣子會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，使高于閃絡(luò)電壓的雷電電磁脈沖上入地，使得雷電壓大大的減少。

② 對(duì)于電磁波傳輸，傳輸線線路是一個(gè)四端網(wǎng)，電磁波經(jīng)四端網(wǎng)傳播，有很大的衰耗。

米.伊.米哈依洛夫在《通信設(shè)備對(duì)外界電磁場(chǎng)影響的防護(hù)》1978年 版中論述，入射的雷電電磁脈沖經(jīng)特性阻抗為300Ω的銅線傳輸后到達(dá)線路終端的電壓已經(jīng)不足以破壞電線路，真正的威脅是雷電直擊電線路端口。所以架空明線的級(jí)聯(lián)防護(hù)是針對(duì)端口前銅線200m，鐵線100m內(nèi)遭到雷電直擊而設(shè)置的。

（注：米.伊.米哈依洛夫是北京郵電大學(xué)高攸綱教授在莫斯科電信工程學(xué)院攻讀博士時(shí)的導(dǎo)師。高攸綱：原國(guó)際無(wú)線電科學(xué)聯(lián)盟(USRI)電磁噪聲與干擾委員會(huì)中國(guó)分委員會(huì)主席、中國(guó)通信學(xué)會(huì)電磁兼容分會(huì)主任委員、中國(guó)電磁兼容學(xué)科的開拓者）

以上說(shuō)明，不管是架空明線還是地下電纜傳輸線路，都可以觀察到雷電電磁脈沖是一連串的脈沖，但是，這個(gè)脈沖電壓不高，電流不大，IEC、IEEE和ITU等已經(jīng)充分考慮到了出現(xiàn)在電力輸電線上雷電流的期望值，才設(shè)計(jì)可以概括線路上出現(xiàn)雷電波為8/20μs，考慮到雷電直擊非鋼混結(jié)構(gòu)建筑物的情況，電源線上可能出現(xiàn)的大電流（典型的是直擊雷電流的一半），才設(shè)計(jì)了10/350μs波形，用于T1級(jí)別SPD的耐雷電流測(cè)試，應(yīng)當(dāng)說(shuō)這已經(jīng)是最嚴(yán)苛的測(cè)試，實(shí)際的雷電流遠(yuǎn)比這個(gè)數(shù)值?。ㄕ?qǐng)查看IEC 62305.1的附錄E）。這也是IEC的有關(guān)專家，如SC36的Alain Foudre對(duì)我國(guó)部分人士提出的“多脈沖測(cè)試”未表示認(rèn)可的原因。（張小青教授的博士研究生盛同學(xué)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑物建模計(jì)算，雷電直擊時(shí)，建筑物地網(wǎng)的雷電流能量已經(jīng)大大被鋼筋衰耗）。防雷器

我認(rèn)為，努力探索是好事，但是，提出多脈沖測(cè)試還必須做深入的研究，現(xiàn)在線路上的雷電監(jiān)測(cè)已經(jīng)很成熟，研究者應(yīng)當(dāng)提供在各種線路上的測(cè)試圖形供大家分享。你沒有提供可靠的監(jiān)測(cè)波來(lái)說(shuō)明多次脈沖的幅值，個(gè)數(shù)、間歇時(shí)間，持續(xù)時(shí)間的數(shù)理統(tǒng)計(jì)值或大數(shù)據(jù)分析，不能說(shuō)服IEC專家和我國(guó)的部分持懷疑態(tài)度的人，雖然寫了“標(biāo)準(zhǔn)”，但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不會(huì)產(chǎn)生正面效應(yīng)，可能沒有生命力。

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