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雷云放電的重復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)象早就是科學家的共識。

研究大氣物理學后，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，還有靜電感應和線路附近雷閃的電磁感應雷電脈沖。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，使高于閃絡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)遭到雷電直擊而設置的。

（注：米.伊.米哈依洛夫是北京郵電大學高攸綱教授在莫斯科電信工程學院攻讀博士時的導師。高攸綱：原國際無線電科學聯(lián)盟(USRI)電磁噪聲與干擾委員會中國分委員會主席、中國通信學會電磁兼容分會主任委員、中國電磁兼容學科的開拓者）

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），才設計了10/350μs波形，用于T1級別SPD的耐雷電流測試，應當說這已經(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，可能沒有生命力。

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