接闪杆保护范围的PDMS三维可视化协同设计研究

在三维工厂设计管理系统(PDMS)上,利用三维基本体折线法对建筑防雷保护的单支接闪杆及两支等高接闪杆的保护范围进行三维建模,并以两支等高接闪杆保护的范围三维可视化设计为例,建立了模型,完整地体现了防雷保护范围,可以显著提高设计效率,提升设计质量控制水平,并直接增加设计成果附加值。     

风机叶片雷击附着区域数值仿真及防护

风机叶片的雷电防护是风机安全运行的一个重要因素。为了研究风机叶片的雷击附着规律,通过对"云-地"线状雷电先导发展机理的分析,提出了一种基于静电场仿真分析的方法来确定雷击初始附着区域。建立了风机叶片以及下行先导的全尺寸模型,采取有限元法,运用3维电磁场仿真软件分析了雷电先导在风机叶片上的附着特点,优化了接闪器的布置方式,进而分析了叶片接闪器数量、大小对拦截效果的影响,并得出了叶片旋转过程中不同角度的雷击概率特点。研究结果表明:风机叶片叶尖位置雷击概率较高,接闪器布置应尽量靠近叶尖;当单个接闪器横截面积符合IEC 61400-24:2010标准规定的最小值50 mm2时,拦截效果最佳;增大接闪器横截面积及增加接闪器数量对于提高接闪器的拦截效果有限;叶片旋转角α小于45°时,易遭遇雷击,随着叶片旋转角增大,雷击概率逐渐降低,当α等于60°时,雷击概率降至最低。该研究结果可为进一步研究风机遭遇雷电时的电磁辐射特性提供依据。     

建筑物外部防雷装置安全检测方法

从接闪器、引下线、接地体检测几个方面入手,讨论了建筑物防直击雷装置安全检测中常出现的问题及应注意的事项。对防雷装置的正确安装及使用有指导作用。     

建筑物屋面防雷接闪网网格尺寸与支架高度之间关系的探讨

按照防雷接闪器滚球法计算接闪网保护范围,探讨建筑物屋面防雷接闪网网格尺寸与支架高度之间的关系。分析结果表明,不同防雷类别的建筑物屋面防雷接闪网网格,其支架高度不同,可为相关人员在防雷接闪网设计或检测时提供指导。     

旋转状态下风机叶片雷击接闪特性的实验研究

风机雷击事故频发,严重威胁风电场正常运行。现场观测数据表明,旋转风机更易遭受雷击。对此该文设计1:30缩比可旋转3MW风机模型,模拟真实风机旋转叶尖线速度,使用正负极性标准操作波,利用长间隙放电模拟真实雷电,开展旋转状态下风机叶片防雷装置接闪特性研究。实验结果表明,旋转会对接闪过程中叶片接闪点分布与接闪后放电通道产生影响,放电具有明显的极性效应。旋转使得正极性放电下叶片接闪器拦截效率下降;对负极性影响较小。正极性放电更易击中远离叶尖部位。成功接闪后,接闪点附近放电通道因叶片旋转发生偏移,产生"拉弧"现象,造成叶片损伤,并与实际风机受损情况相对应。所得结果为风机叶片防雷优化设计提供参考。     

国家速滑馆防雷技术研究

国家速滑馆为二类防雷建筑.利用提前放电避雷针和金属屋面做接闪装置,通过索网、环桁架和龙型金属龙骨作为引下线,基础桩作为接地装置.由于建筑结构独特,为国内首个全冰面比赛场馆,防雷保护体系极其重要.屋面单元板块加索网结构是国内首次应用的接闪结构形式,工程政治意义重大,防雷系统深化技术复杂、难度大.     

双接闪器叶片风电机组缩比模型雷击附着特性

风电机组叶片的雷击损害近年来频繁发生,叶片双接闪器布置是常见的风电机组雷电保护方式。针对2MW、40m双接闪器叶片风电机组,采用1.2/50μs冲击电压波形、1:100缩比比例开展缩比模型雷击附着试验,设计针对风电机组的缩比模型附着性能试验方法,研究雷电先导位置、叶片旋转角度对附着位置及接闪概率的影响。结果表明,高度较高、风机正上方的雷电先导更容易附着在叶片叶尖接闪器上,高度较低、位于风机侧方的雷电先导可能附着在叶片中部接闪器、机舱和避雷针,甚至叶片绝缘部分。风机叶片旋转角度对风机各组件的雷击附着率存在一定影响,叶片垂直向上时接闪器保护效率最高,叶片水平时保护效率最低。试验结果对理解风机雷击附着特性及其损坏具有指导意义。     

金属板屋顶建筑防雷理论的研究

根据雷电的机理 ,提出不可直接用金属板屋面作接闪器的观点 ,对金属板屋面建筑防雷系统的重点部分做出论述     

架空输电线路防绕击避雷针接闪性能试验研究

为了研究不同形状、不同材质的避雷针接闪体的引雷性能,采用雷云板模拟雷云对装有防绕击避雷针的地线放电,统计雷云板对防绕击避雷针的击闪概率,对比分析了不同结构、不同材料防绕击避雷针的接闪性能。试验表明,针形铜避雷针闪络率较环形铜避雷针接闪率更高,引雷效果更优,而针形铜避雷针和针形钢避雷针的接闪性能一致。研究结论对线路雷电绕击的实验室模拟方法以及防绕击措施的改进研究均有参考价值。     

接闪器引下线是否进入机房机舱的相关讨论

接闪杆用于建筑物防直击雷，通常安装在建筑物的最高处，其引下线是否能够进入信息系统机房呢？对于风力发电而言，接闪器引下线是否必须进入机舱，相关屏蔽问题又该如何处理？本文针对以上问题进行讨论。     

110 kV全户内模块化变电站防雷设计研究

非模块化变电站建筑物结构形式为砖混结构或框架结构,防直击雷设施主要是接闪杆或接闪带。模块化变电站建筑物采用装配式钢结构,为此提出了利用钢结构系统作防直击雷设施。基于法拉第笼的防雷技术,将110 kV全户内模块化变电站建筑物的典型做法与文献中关于利用建筑构件作防雷设施的条件与要求进行了对比分析,并研究了雷电流的热效应、机械效应,雷击引起的接触电压、跨步电压、反击放电、电磁脉冲及转移过电压等危险。分析及研究结果验证,110 kV全户内模块化变电站利用钢结构系统作防直击雷设施是可行的,最后提出了具体的设计方法。     

接闪器对旋转风机引雷能力影响的试验研究

为研究接闪器对旋转风机引雷能力的影响机理,设计了典型2 MW容量风机的1:30微缩模型,考虑了叶尖部分2种典型接闪器类型,利用波形参数为-250/2 500μs的负极性操作冲击波开展了旋转风机模型的接闪放电试验。试验采用升降法获取了各工况条件下的50%放电电压,并进行了放电过程观测。试验结果表明:在长度为1 m的间隙条件下,间隙的击穿电压随着叶片转速的升高而提升,最多提升4.07%;同时,随着接闪器曲率半径的增大,间隙击穿电压降低,迎面流注的连接位置更加接近高压电极,风机的引雷能力也增强,叶片转动对风机引雷能力的影响程度减小。分析认为,接闪器的曲率半径和叶片的转动改变了叶尖区域的电荷分布,对叶尖接闪器流注的产生和发展产生影响,从而改变了风机的引雷能力。试验结果为风电机组的接闪器设计提供了参考借鉴。     

风力发电机叶片雷击接闪特性研究综述

风力发电已成为全球领域推荐能源转型的核心技术和应对气候变化的重要途径。雷击是造成风力发电机损坏的主要原因之一。由于风电机结构和机组位置的特殊性,其雷击特性和防护措施与普通雷击目标物具有明显差异。该文对近年来风电场雷击自然观测、雷击风机模拟试验、雷击风机接闪过程数值计算以及接闪失效和系统优化设计等方面的研究前沿进展进行了总结和分析。主要结论为:1)由于风机尺寸越来越大,风力发电机雷击风险与上行先导关系更紧密,不同极性的雷电引发风机上行先导能力存在差异,进而影响到风机的接闪特性。2)由于风机长时间处于旋转状态,叶片旋转会影响风力发电机的引雷能力和接闪位置,但目前研究对旋转影响风机接闪放电过程机理的阐释仍未完善。3)风机数量、安装位置、外部环境等对风电机组雷击风险有较大影响,风电机组群多先导相互竞争的接闪机制以及雷击风险评估方法还有待深入研究。4)目前叶片接闪系统设计简单,设计未能充分考虑风力发电机实际接闪过程和雷击机理,接闪系统的科学性有待进一步论证。     

风力发电机接闪系统失效风险定量评估方法研究

雷害问题严重影响风机的正常运行,但针对风机接闪系统的失效风险,目前鲜有定量的分析和评估方法。基于先导发展物理模型,提出风机接闪系统雷击屏蔽失效率的定义和计算方法,并通过叶片雷击模拟实验验证了方法的有效性。比较分析了不同接闪系统型式叶片的雷击屏蔽失效率,并考虑了风机旋转角度和海洋盐雾附着对雷击屏蔽失效率的影响。分析表明,相比于接闪器–引下线结构型式和叶尖包覆铜网型式,采用主梁包覆铜网型式的叶片雷击屏蔽失效率最小,但综合考虑经济性和易维护性,推荐采用叶尖包覆铜网的接闪系统型式。提出的定量分析方法可为风机叶片接闪系统的优化设计和失效风险评估提供依据。     

接闪器与防雷建筑之间空气间隙距离取值问题的商榷

接闪器的雷闪接触点与防雷建筑之间保持足够的空气间隙距离,可以防止雷闪接触点的雷电位击穿该空气间隙,并减弱雷击电磁脉冲的影响,确保防雷建筑及其内部人员、设备的安全。     

接闪阳极参数对雷电弧材料损伤数值分析的影响

接闪材料遭受雷电直击损伤的数值分析中尚不清楚阴极-放电电弧-阳极结构下材料参数对损伤分析的影响。为此,该文以飞机常用金属和复合蒙皮材料为研究对象,基于热等离子体电弧的磁流体动力学理论,建立雷电电弧的电-磁-热-力多场分析及其与材料的耦合模型,研究不同材料参数对雷电弧材料损伤数值分析的影响。结果表明,接闪阳极材料的电导率和热导率变化会改变电弧-材料界面的电流和能量分布及其耦合过程,影响各过程对材料致损的贡献。接闪材料表面的洛伦兹力、磁感应强度和电流密度随着电导率和热导率变化0.1～20倍时,其峰值最大可分别改变622.2%、172.5%和63.5%,峰值位置最大可分别变化-54.8%、59.4%和-53.1%。该文可为接闪材料的雷击损伤数值分析和耐受能力改进提供参考。     

装配式木结构建筑防雷设计分析

介绍了木结构建筑防雷分类、防直击雷、防闪电感应和接地措施,分析了接闪器、引下线及接地装置与木建筑幕墙的结合,并计算验证了防雷器件在雷电作用下的工作状态,提出了电气设备和金属管道与木质构件的安全距离、防火隔离措施等要求,形成完整的木结构建筑防雷体系。     

新型雷电接闪器在35kV输电线路应用效果分析

对新型的雷电接闪器和阻流器结合图例分析了其结构特点。介绍了其原理特点、电气性能测试试验情况及其安装方法。并以内江电网雷电活动频繁的35kV白石线为例。对该线路经过山坡的一段杆塔在雷雨季节经常遭受雷击造成线路跳闸的问题。安装了新型线路雷电接闪器和阻流器。对其在运行过程中出现的典型故障情况进行了分析,找出了问题的原因,提出了整改措施。经过两年多的运行实践和对出现的问题进行分析与改进,为新型线路雷电接闪器的推广应用提供了指导依据。     

建筑物暗敷接闪带与接闪短杆组合防雷技术的探讨

对建筑物暗敷接闪带的不妥进行了分析,提出了暗敷接闪带与加装接闪短杆的组合技术,并计算不同防雷类别对应的接闪短杆高度,从而既满足暗敷接闪带的需求,又达到防雷的目的。     

基于雷电上行先导起始物理机制的风机叶片雷击概率评估模型

风机叶片雷击损伤事故严重威胁风电场正常运行,传统分析方法无法给出叶片表面任意点雷击概率,现有叶片防雷系统设计尚无成熟理论作为指导。该文基于上行先导起始物理机制,提出了风机叶片表面任意位置雷击概率计算方法,建立了风机叶片雷击概率评估模型。考虑不同叶片姿态、下行先导侧面距离、接闪器布置方式等因素,分析了1.5MW典型风机在不同工况下雷击概率分布,并与试验结果相对照,验证了模型的有效性。结果表明:接闪器保护范围随叶片角度变化而变化,呈现不对称的特点,雷电下行先导侧面距离对接闪器保护范围的影响具有方向性,叶尖接闪器的防护效果优于叶身接闪器。该评估模型可为叶片防雷系统优化设计提供理论分析工具。