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雷云放電的重復(fù)性是雷電放電機理的重要性質(zhì)-社

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

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上世紀30年代，美國的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，于1934年、1935年、1938年在南非的約翰內(nèi)斯堡郊區(qū)多次獲得雷云對地放電的照片，經(jīng)過對數(shù)百張反轉(zhuǎn)玻璃負片分析，得出雷云放電多重性的結(jié)論（由于雷云中有數(shù)個電荷中心，雷云導(dǎo)電性能不好，因此多個電荷中心放電有時間差），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。美國在IEEE的文件和標準中說明，GE公司在電力輸電線檢測到的雷電全部都是多個間歇雷電電磁脈沖波。美國AT&T(電報電話公司)等公司在北美通信和數(shù)據(jù)線上獲取雷電檢測波說明，線上檢測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。

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，雷云的多個放電不會第二次擊中地面的同一點，幾個雷擊點間總有地理上的距離。鐵路編組站多次觀察到，一次雷云放電時總是出現(xiàn)一片雷擊點，正好說明“一次雷云放電，不會向同一地點放二次電”。

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點上，與鐵路編組站觀察到的2部位前一次雷過程，雷擊點呈線性或片性分布相同。同時，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雷電電磁脈沖。美國數(shù)家通信公司對地下電纜傳輸線也進行了觀測，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，對稱電纜特性阻抗為150Ω，即使雷電電磁脈沖電壓達到2000kV，其脈沖電流也才13A，這一結(jié)果和IEC 62305-1附錄E中說的量值吻合。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。這是因為雷電是電磁波，電磁波在線路傳輸有很大的衰耗，到達末端時，電壓已經(jīng)很小，這里面受兩方面的影響：防雷器采購

① 雷擊高電壓出現(xiàn)在架空上時，線條支撐的絕緣子會發(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 對于電磁波傳輸，傳輸線線路是一個四端網(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)備對外界電磁場影響的防護》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。所以架空明線的級聯(lián)防護是針對端口前銅線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)院攻讀博士時的導(dǎo)師。高攸綱：原國際無線電科學(xué)聯(lián)盟(USRI)電磁噪聲與干擾委員會中國分委員會主席、中國通信學(xué)會電磁兼容分會主任委員、中國電磁兼容學(xué)科的開拓者）

以上說明，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)計了10/350μs波形，用于T1級別SPD的耐雷電流測試，應(yīng)當說這已經(jīng)是最嚴苛的測試，實際的雷電流遠比這個數(shù)值?。ㄕ埐榭碔EC 62305.1的附錄E）。這也是IEC的有關(guān)專家，如SC36的Alain Foudre對我國部分人士提出的“多脈沖測試”未表示認可的原因。（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)高層建筑物建模計算，雷電直擊時，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

我認為，努力探索是好事，但是，提出多脈沖測試還必須做深入的研究，現(xiàn)在線路上的雷電監(jiān)測已經(jīng)很成熟，研究者應(yīng)當提供在各種線路上的測試圖形供大家分享。你沒有提供可靠的監(jiān)測波來說明多次脈沖的幅值，個數(shù)、間歇時間，持續(xù)時間的數(shù)理統(tǒng)計值或大數(shù)據(jù)分析，不能說服IEC專家和我國的部分持懷疑態(tài)度的人，雖然寫了“標準”，但這個標準不會產(chǎn)生正面效應(yīng)，可能沒有生命力。

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