雷电定位系统（共7篇）
雷电定位系统 篇1
引言
随着人类社会经济的发展, 因雷电而引发的灾害也越来越严重。雷电放电涉及气象、地形、地貌、地质等许多自然因素, 具有很强的随机性。同时, 雷电的出现与其他天气现象有着密切的关系, 特别是经常伴随着严重的灾害天气发生, 造成极大的灾害事故, 威胁到人类生命财产安全。以前的天气预报对雷电造成的气象灾害缺少相对准确的雷电定位数据分析, 对其造成的灾害经常处于被动状况。最近几年四川省对雷电灾害气象轨道, 特别是雷电定位系统的建立, 并通过对系统的运行进行长期观察和数据统计分析, 对雷电定位精度和探测效率都有明显提高。
探测雷电的关键是雷电定位, 雷电监测定位仪 (闪电定位仪) 是指利用闪电回击辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电回击放电参数的一种自动化探测设备。在探测技术上, 雷电监测定位方法有声学法、光学法和电磁场法。现代雷电监测定位系统始于1976年, 美国K rider E.P.等人采用单片机技术成功地将原双阴极示波器闪电探测仪改造为智能化的磁方向雷电定位系统, 有效地提高了雷电的测角精度。80年代初, 云地闪波形鉴别技术的出现和应用, 使云地闪探测效率达90%以上。从这以后, 世界上各发达国家和地区都开始布设雷电监测定位网。进入90年代, 由于G PS技术的使用, 雷电监测在测向系统的基础上增加G PS时钟, 形成时差测向混合系统, 同时采用数字波形处理技术 (DSP) , 对波形采取相关性分析、定位处理等综合技术, 大大优化了预报性能。
1 雷电定位系统定位原理及系统构成
1.1 雷电定位原理
目前, 地基雷电定位系统都是测定雷电的电磁辐射脉冲。国际上应用的雷电定位系统主要有两种, 一种是磁方向探测系统, 另一种是时差法系统, 后者的定位精度远远高于前者, 而且目前时差法所依赖的精密时钟技术因为G PS的使用而得到了解决, 目前时差法系统将成为主流的雷电定位探测设备。近几年发展了综合利用定向定位 (DF) 和时差定位 (T O A) 的复合定位方法。
1.2 雷电定位系统的构成
雷电监测定位系统由雷电探测仪+中心数据处理站+用户数据服务网络+图形显示终端构成。
由布置在不同地理位置上的两台以上的雷电探测仪 (以下简称探头) 可以构成一个雷电探测定位系统网, 如图1所示。
一般而言, 多站交汇误差要比两站交汇误差小, 因此多站布置可以提高雷电定位精度, 同时可以扩大探测范围。从交汇原理的合理性通常希望把探头布置成三角形, 正四边形等更为有利, 然而站的数量, 站址的布置, 站间的距离等的选取要从系统雷电的定位精度要求, 覆盖面积, 场站的通讯条件以及场址背景条件等诸多因素综合分析决定。场地环境也是非常重要的, 经过测试如果背景噪声很大也不宜用作站点, 否则探头将不能正常运行, 对于雷电定位将带来较大误差。站与站间的站距通常选为150公里至180公里为宜, 平原地区可以适当拉开一些, 山区可以适当缩短一些。
2 雷电定位系统的建设
2.1 四川省雷电定位系统探测子站的布局
四川省雷电定位系统由一个中心数据处理站和20个探测子站构成, 2004年完成监测中心站和6个探测子站 (温江、遂宁、雅安、绵阳、小金、自贡) 的建设, 2005年7月完成了12个探测子站 (甘孜、康定、九龙、理塘、红原、越西、盐源、会理、西昌、广元、达县、南部) 的建设, 2007年11月完成与成都信息工程学院联合在巴塘县和壤塘县两台闪电定位仪的建设。
目前我省的雷电定位系统可以监测整个四川地区乃至云南、贵州、重庆、陕西等周边省市的闪电信息, 这和其探头的合理布局是分不开的。
按照雷电定位系统的要求, 为使所测闪电数据的准确, 要有3个以上不同地理位置上的探测子站, 每个子站的探测范围应达到150公里, 子站的布设空间距离可在100~200公里。所以我省的雷电定位系统分布在各个市州局, 以使子站达到建站要求, 其分布如图2所示。
2.2 雷电定位系统数据的传输
探测仪通电后或当探头内的时钟运行到整点, 即进行一次自检, 此过程大约需要5秒钟, 待自检通过后, 探头开始有数据向外发送。在无闪电情况下探头每三十秒钟发出一个长度为35字节的状态数据;如果时钟运行到整点有闪电时, 闪电数据将被实时发出后才开始运行自检程序, 闪电数据长度同样为35字节。目前使用较多的、较为成熟的通信传输方式有微波、光纤、卫星通信、广域网、G PR S和CDM A等技术, 考虑到探头安装地点通信的方便性以及数据传输的稳定性, 我省雷电定位系统采用的通信传输方式有两种:一是通过ADSL接入互联网的方式将数据传输至中心站, 二是通过我省气象专网的方式将数据传输至中心站。
2.3 中心数据处理
中心数据处理站是接收和处理各探测子站送来的探测数据, 将收到的闪电回击数据实时进行交汇处理, 给出每个闪电回击的准确位置、强度等参数, 再将此参数导人数据库, 供图形显示终端调用, 控制和管理各探测仪的工作状况, 也是雷电监测定位系统的神经中枢。
2.4 图形显示终端
由中心数据定位处理站传来的雷电定位结果和其它探测数据, 形成数据库;以数据和基于图形方式, 将数据库数据开放, 供各类网络用户访问和调用, 在图形平台上进行雷电数据分析、统计。图形显示终端实时接收雷电信息, 在电子地图上显示雷击位置、统计雷电参数等雷电信息。网络用户可以通过IE浏览器访问专用的雷电W eb服务器, 浏览雷电信息, 2007年6月我省雷电信息如图3所示。
2.5 系统的运行管理
全省雷电监测定位网建成后, 主要为全省气象预报、专业服务、人工影响天气和防雷工程设计规划等服务, 并可为其它行业和用户服务, 进行全天候雷电监测, 纳入气象基本业务管理, 设备运行管理由省局业务处和设站市 (县) 局负责, 省防雷中心负责雷电活动的监测预警, 省大气探测技术中心负责系统的技术保障工作。
3 系统应用
3.1 雷电的预警、预报服务
可利用雷电定位系统获取的实时探测资料, 结合自动气象站、探空雷达、新一代天气雷达、卫星云图、地面大气电场仪和地面加密观测资料, 获取全面的雷电监测资料, 与气象预报相结合, 实时监测雷电活动的路径、方向和演变趋势, 观测资料表明, 云地闪的总数、闪电总数以及这些因数的综合指数与灾害性天气有最直接的关系。天气预报人员可以使用云地闪电数据进行大范围天气监测和对流天气短时预报。因为闪电演变特征能较好地指示对流的存在、产生、移动、消散、结构、范围、强度和在发展等重要信息。为人们和专业用户提供临近雷电监测资料, 运用天气学和统计学方法, 开展全国性或地区性雷电的预报。比如利用远程雷电资料可以确定台风螺旋独特波形, 可利用正交环天线接收辐射磁场分量和云系的位置和移动方向。雷电数据有助于及时发现可能导致森林火灾的雷暴。
3.2 雷电活动的灾害性评估
应用雷电活动背景资料, 建立若干指标体系, 根据不同行业雷电防护等级, 为防雷工程的设计提供客观的评价指标。可为雷电灾害事故调查鉴定提供科学的实施程序和方法。充分利用获取的雷电资料并结合其它探测资料, 对灾害性天气与闪电演变的关系进行深入研究。
3.3 在防雷安全管理中的应用
通过雷击信息可探索其活动规律, 有助于加强雷灾安全管理和重点工程、重要设施和居住区选址等, 可分析落雷区的密集程度, 以提供报警服务, 还可以为雷灾的勘查、分析提供依据。
3.4 在人工影响天气中的应用
在飞机增雨作业时, 可根据闪电定位实时探测资料, 结合实时气象雷达探测资料可使飞机避开闪电地区, 保证飞机安全。应用雷电定位资料区分强雷雨和冰雹天气, 因为高炮防雹作业后云内闪电频数降低, 所以应用雷电定位资料可以检验高炮防雹效果。
4 结束语
雷电定位探测信息, 比天气雷达探测回波信息可提前半小时, 对各种强天气过程有很好的指示作用。随着人们对防雷意识的不断提高, 对雷电预报的要求越来越迫切, 对防雷技术的要求也越来越高。气象部门具备对雷电的监测、防护和研究的优势, 雷电监测资料的开发应用, 会在很大程度上减少雷电灾害给人们生活生产造成的损失, 也会对我国雷电探测和防护的规范化管理及其健康发展起到积极的作用。
我省建设的雷电定位系统是拓展气象服务领域、开展雷电监测预警预报的一种重要方式手段。该系统具有高集成、实时性、高精度、多用途和网络化的特点, 能较准确地对闪电雷击进行监测定位, 在雷灾预警、雷电防御和防雷管理等多方面都发挥了积极的作用, 显示出了广泛的应用前景。
摘要：本文对四川省目前已投入使用的雷电定位系统的原理、构成机制及应用情况作简要介绍, 在实际运行中, 雷电定位精确预报显著提高, 为今后该领域业务发展提供一定的参考价值。
关键词：雷电定位,系统建设,应用
参考文献
[1]吕东峰, 李社宏.全省雷电监测定位网建设与应用.陕西气象.2005 (, 4)
[2]中国科学院空间科学与应用研究中心, 雷击监测定位系统ADTD雷击探测仪用户手册
[3]周杨天, 劳炜, 黄维康.闪电监测定位系统原理及其应用.广西气象.2006, (12)
雷电定位系统 篇2
雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象，对于雷电的形成有多种解释理论，通常认为是由于热空气上升，冷空气下降过程中的热交换，产生带有正负电荷的小水滴积聚形成积雨云，在积雨云(雷云)形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，也就是人们平常所说的“闪电”。
雷电灾害是客观存在的自然灾害，有史以来雷电给人类的生活、工作带来很大的影响。雷击释放的强大的瞬间脉冲电流产生巨大的热能、机械能并诱发脉冲过电压、过电流。造成建筑物倒塌、起火，人员伤亡，通信中断，系统瘫痪等严重后果。
证券计算机网络系统集中了大量微电子网络设备，其高度集成化，低工作电平和小工作电流的特点，又带来绝缘强度低，耐过电压、过电流的能力差等致命弱点。美国研究报告[AD-722675]指出：当雷电活动时，磁感应强度达到0.07GS时，计算机发生误动作，当磁感应强度超过2.4GS 时，计算机发生永久性损坏。根据统计，因雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，已远远超过了雷击火灾的损失，成为当今电子时代的一大公害。
证券计算机网络需要交易系统高可靠运行，一旦遭受雷击造成设备损坏，将可能引起数据丢失、交易中断，造成设备损失和无法估量的间接交易损失，甚至引起社会不安定因素。
因此，《上海市雷电防护管理办法》第四条规定，建筑物防雷设计规范规定的一、二、三类防雷建筑物，石油、化工生产或者储存场所，电力生产设施和输配电系统以及邮电通信、交通运输、广播电视、医药卫生、金融证券、计算机信息等社会公共服务系统的主要设施应当安装防雷装置。
雷电侵袭的主要途径
一、直接雷击的侵袭
雷电直接击中建筑物或暴露在空间的各种设备（如卫星天线等）、各种架空金属线缆（如电力电缆、通信线路、网络布线等）。它可能在数微秒之内产生数万伏乃至数拾万伏的高压，产生火花放电，形成巨大的热能和机械能量，摧毁建筑物、设备，危及人身安全。
二、雷电波侵入
雷电虽然未直接击中建筑物或设备，但击中与本建筑物或设备相连的金属管、线，通过传导的方式经电阻性耦合将雷电波引入建筑物内，损害与之相连接的用电设备、通信设备、计算机网络等设备乃至危害人身安全。
三、雷击电磁脉冲干扰
雷击发生时，由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势，诱发强大的雷击电磁脉冲，经感性耦合、容性耦合或电磁辐射产生脉冲过电压和过电流损坏有关设备。
四、地电位反击
雷击发生时，由于接地系统客观存在的冲击接地电阻，在泄放雷击电流时，导致地电位升高和不平衡，若不采取等电位连接措施，将引起反击，当电位差超过设备的抗电强度时，可能造成设备损坏。雷电防护措施现代防雷是一个系统工程。包括建筑物防雷和电器设备安全防护两大部分，即外部防雷和内部防雷，防雷工程设计强调全方位防护，综合治理，层层设防。
B50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第1.0.5条要求：“电子信息系统应采用外部防雷和内部防雷等措施进行综合防护。”
对于证券营业部宜采取如下主要措施实施雷电防护：
一、建筑物及屋面设备的直击雷防护
建筑物应按GB50057-94《建筑防雷设计规范》（2000年版）一、二、三类防雷建筑物的要求安装完善的直击雷防护措施，防止雷击直接危及建筑物。对于设有信息系统的建筑物，GB50057-94第6.1.3条规定，“在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下，当建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其它建筑物或物体的保护范围内时，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施”。即按GB50057-94的要求安装接闪装置（如避雷针、避雷带、避雷网等）和接地装置。使建筑物及屋面设备（卫星天线、通信天线、空调机组等）在接闪器的保护范围内。
二、雷电波侵入和雷击电磁脉冲干扰防护
（一）供电系统防护措施
1.GB50343-2004规定，电子信息系统设备的“配电线路必需采用TN-S系统的接地方式”，“进出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路”。因此，证券营业部的供电线路应尽可能埋地接入，配电系统的接地需采用TN-S方式。
2.GA267-2000第8.1条要求，“凡设在年平均雷电日大于5的地区的计算机信息系统，原则上均应装设防雷保安器（电涌保护器，即SPD），以防止雷电电磁脉冲过电压和过电流侵入计算机信息系统设备。”因此证券营业部的供电系统应根据进线方式、布局和设备分布情况在总配电柜、分配电箱、UPS出、入端及主要设备端安装适配的电源电涌保护器，采用多级防护的方式，逐级分流，降低残留电压，保护系统用电设备。
（二）信号系统防护措施
GB50343-2004第5.4.2条要求，“进出建筑物的信号电缆，宜选用有屏蔽层的电缆，并埋地敷设”。因此引入或引出建筑物及机房的全部信号电缆，包括通信线路（DDN、ISDN、委托电话线路、可视委托线路、拨号线路等）、网络布线、卫星馈线及其他信号线路在室外布线时，应采用埋地敷设的方法。当由于条件限制，不能实现埋地敷设时，应穿金属钢管，金属钢管必需作良好接地，起到对信号线路的屏蔽作用，防止或减少直接雷击和雷击电磁脉冲经信号线路引入机房设备。
YD/T5098-2001第3.3.2条要求，“进局电缆的信号线均应加装信号SPD后，再接入通信设备。” 第3.2.3条要求，“地处多雷区、强雷区的通信局（站）各类网管系统的金属数据线，若长度大于30m且小于50m，其数据线一侧终端设备输入口应具有SPD；若长度大于50m，其数据线两侧的终端设备输入口均应具有SPD。”即各类信号线、网络数据线进出机房时，应在设备端安装SPD（电涌保护器），建筑物内的信号、数据线应根据布线长度在其一端或两端安装电涌保护器，重要设备如服务器、交换机的重要端口应安装电涌保护器。
屏蔽与接地系统
信息系统所在建筑物应采取屏蔽措施，可利用建筑物的钢筋混凝土的钢筋、金属支撑物、金属框架等自然构件构成格栅型大空间屏蔽，并实施等电位连接，使建筑物内部处于LPZ1防雷区。
证券营业部的电脑机房可利用装修吊顶、间隔和防静电地板的金属龙骨组成六面屏蔽网格，形成LPZ2防雷区。
重要信息系统机房（如总部机房、灾备机房）和有条件的营业部机房应增设电磁屏蔽设施，进一步降低机房内雷击电磁脉冲干扰。
室外卫星馈线和其它各种通信电缆应采用具有双层金属防护层的电缆，其外层金属防护层在顶部及进入机房入口处的外侧就近接地。当采用单层屏蔽电缆或无屏蔽线缆时，应穿金属管或金属线槽引入建筑物内，金属管（或线槽）的两端就近接地，金属管（或线槽）的连接处应有效跨接。
证券信息系统设备机房的接地系统应采用共用接地系统。宜利用建筑物基础钢筋地网或桩基网作为共用接地系统的基础接地装置。
无条件采用共用接地系统的机房，可设独立接地装置引入机房。独立接地装置不能与避雷带、避雷针及其引下线连接。
机房内防静电地板下应设置环型接地体或接地母排，环型接地体（或接地母排）与建筑物基础接地系统（或独立接地体）连接。电涌保护器接地线、电源保护地（PE）、机房防静电地板、金属走线架（线槽）、属穿线管道、金属机柜机架、重要设备不带电金属机壳、以及大面积金属门窗、吊顶和间隔用金属龙骨以及进出机房的其它金属管线，均应与环型接地体连接，采用M型或S型接地方式，形成等电位网。
布线布局
机房尽可能设置在建筑物低层中心部位，其设备应远离外墙结构柱，设置在雷电防护区高级别区域。
机房供电线路与信号线路应分开布线，并采用屏蔽电缆。非屏蔽电缆应穿钢管或走金属布线槽。钢管、金属布线槽与环型接地体连接，钢管、线槽连接处应有效跨接。
机房内信号传输线路和低压电力线的排列应远离建筑物有引下线、格栅或接地主筋的墙体。
通过因地制宜地采取以上综合雷电防护措施，将可大大提高证券信息系统的防雷安全度，防止或减少雷电对信息系统造成的危害，保障证券网络稳定可靠运行。
主要参考标准
1.GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）；
2.GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》；
3.GA267-2000 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》；
雷电定位系统 篇3
【关键词】气象信息系统；雷电防护区；雷电防护
引言
最近几年，对气象部门在气象信息系统进行雷电防护的工作上，我们国家逐渐开始高度重视这个问题。我国在很久以前就在许多领域都采取了雷电保护措施，比如说：气象卫星通信、局域网络、宽带网络、可视会商等信息系统，甚至还有在自动气象站、天气雷达站等，可是，这样做的效果并没有什么成效，在近两年里，我国还是时常遭受雷电的损坏在气象信息系统的有些设备里，这其中损失最大的是自动气象站。所以我们对雷电袭击气象系统进行研究，分析问题的原因，并提出解决对气象信息系统进行雷电防护的措施。
一、气象信息系统雷电防护的基本原则
当我们在进行对气象信息系统懂得雷电防雷设计时，应该认真调查气象站周边的地理环境、气象、地质等条件，以及研究在这区域的雷电活动的可循规律，在根据气象信息系统的性能特点再进行全面的规划防护措施。在雷电发生的时会发出一种电磁脉冲，电磁脉冲是一种很强的干扰源，它是属于电磁效应，在闪电时，直接雷击在建筑物的附近和防雷装置上产生的。其中很大一部分是通过连接导体而形成的干扰，比如部分雷电流、被雷击中的防雷装置的电位升高[1]。对于气象信息系统雷电总的防护技术有：屏蔽、分流、等电位连接、合理布线、过电流电涌防护等，我们应该这许多措施的综合进行防护。
二、雷电防护区的划分
对于雷电防护区的划分，我可以从被保护设备的位置以及设备能够承受的电磁场强度，在根据防护要求相应采取的防护措施再进行防护区域的划分，所分的区域就是雷电防护区。通常，雷电防护区可以分为5个，分别是：直击雷非防护区、直击雷防护区、第一屏蔽防护区、第二屏蔽防护区、第三屏蔽防护区。
三、气象信息系统的防雷措施
（1）在直击雷防护区采取直击雷防护措施
我们可以在直击雷防护区通过使用避雷带、避雷针以及引下线，它们可以使雷电分流转到地里，用此防护直击雷对气象信息系统的危害。
（2）在第一屏蔽防护区利用屏蔽对雷击电磁脉冲进行防护
对于减低雷击的电磁脉冲的最基本的防护措施使屏蔽，它将有利于降低信息系统的干扰。对于屏蔽是如何形成的，它是通过建筑物中的混凝土中含有的金属构件组成的格栅形的大屏蔽，从而降低雷击电磁脉冲对气象站内的设备干扰[1]。除此之外，电缆的外导体也静电屏蔽作用对内导体，因为电缆的外导体与内导体共同组成电容，这个电容能够将芯线上具有的高频性质感应电荷转入到地，这也可以防止雷击电磁脉冲的干扰程度。由此，我们应该把建筑物内所有线缆的金属屏蔽层，把它们的两端正确的接地，如何要求系统只在一端接地时，这时我们应该使用双层屏蔽电缆，其中对于外层屏蔽我还是要两端接地。对于室外的各种线缆，线缆应该通过铁管或者是敷设在金属槽内而引入，但是铁管或金属槽的两端要放在雷电防护区交界处并且让它们等电位连接。
（3）利用等电位连接进行第二屏蔽防护区的雷击电磁脉冲防护
通过等电位连接可以减小电位差，等电位连接的形成是将建筑物内所有金属外露的电气装置以及可导电部分用金属导体将它们连接在一起。对于等电位连接可以分为三种形式，分别为总等电位连接、辅助等电位连接以及局部等电位连接[2]。而对于气象信息系统的等电位连接，它主要是利用各种地网然后采用等电位连接器将它们连接在一起；如果是在机房或者是电子设备密集的地方，我们还要应该在防静电的地板下敷设等电位连接网，并且还要与建筑物混凝土钢筋中的金属结构的共用接地系统正确可靠的连接；将室内的PE线、SPD接地、防静电接地、屏蔽地以及各电气设备的金属外壳等都应该作等电位连接网。与此同时，我们也要做好等电位连接在雷达天线、雷电监测系统、观测场、卫星天线、人影作业系统、自动站、雨量站、预报室和机房内以及值班室内各金属设备外壳。
（4）巧用“雷电防护区”设计安装电源SPD和信号SPD
对于不能直接参加等电位连接的带电体（电源线、信号线），我们可以通过SPD与等电位连接带连接，这样一来，电源线、信号线就变成了等电位连接的组成部分，这样会起到限制瞬态过电压的作用，把电涌电流分走从而起到对信息系统设备保护的作用。
依据我们对雷电防护区的划分，在直击雷防护区与第一屏蔽防护区界面上最好是用Ⅰ级开关型电源SPD，开关可以安装在建筑物的总配电箱旁，这样就可以当作设备的第一级防护在整栋建筑物内；在第一屏蔽防护区至第二屏蔽防护区界面上应该使用Ⅱ级能量稍低的限压型电源SPD，安装地方与上述一样，它可以作为第二級防护对第二屏蔽防护区内的各用电设备；在保护的信息系统设备的旁边应该安装Ⅲ级电源SPD进行保护，将Ⅳ级限压型电源安装在第三屏蔽防护区设备前，这样可以对设备精细保护。
（5）接地系统
众所周知，一个良好的接地系统是作为泄放雷电电流的最基本的保障，然而信息系统设备是一类精密、较为敏感的电子器件，因此它对防雷接地有着更高的要求。我们应该充分利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，假如建筑物无基础钢筋地网，则应该采取在建筑物周围埋设人工垂直接地体和水平环型接地体，但是要求其接地电阻小于或等于4欧。
四、结束语
由于气象信息系统的损坏主要时原因遭受雷电电磁脉冲的危害。我们应该根据雷电防护区，随时注意直击雷防护，在气象信息系统里，最好的雷电防护方法就是采取等电位连接、合理布线、屏蔽、安装多级SPD等措施，如果能将这些措施综合使用，那么将会有更好的防雷效果。此外，我们要经常对气象信息系统安装的防雷装置进行安全检查，确保它们正常运行，达到保护的效果，并且对于个别重要的、特别的防雷装置，我们要针对性的维护，如果运到故障，应在第一时间进行解决。
参考文献
[1][英]R.H.GOLDE.李文恩译.雷电（下卷）[M].北京：水利电力出版社，1983.
[2][美]E.A.雷西.仇钰译.电子安全防护手册[M].北京：科学普及出版社，1982.
雷电定位系统 篇4
雷电定位系统是采用雷电电磁场遥测技术, 实现对雷击故障点的定位和雷电流计算, 记录并实时显示探测区域发生的地闪雷电的时间、位置、强度等参数, 是一个全自动、全天候、实时动态的监测系统, 获取的数据具有重要的工程与研究应用价值, 是研究雷电参数的基础。本研究对于雷电定位系统获取的基础数据, 通过采用最新定位模型 (PAM05) 及雷电流100km归一化修正模型进行数据重算, 在解决历年雷电定位系统测量数据的一致性问题基础上, 重新建立了统一的基础分析数据库, 并利用新开发的“雷电参数统计分析系统”进行基础数据的统计分析。
2 雷电参数的选择
根据雷电遥测原理及雷电定位系统测量数据, 选择地面落雷密度、雷电日、雷电流幅值概率分布三个参数作为研究对象。根据传统意义上的雷电日判定标准, 对被统计区域按适当的等面积划分, 即采用网格法来统一所研究的雷电参数。 研究工作的空间分布即按照行政区域、线路走向沿线区域、线路杆塔中心外延区域等不同研究对象而分别划分。采用年地闪密度来描述雷电活动的分布情况, 并将雷电等级按地闪密度从低到高的五个雷区依次记为一级、二级、三级、四级、五级雷区, 等级的划分根据自然分割法原则进行。
3 雷电参数分析在线路中的应用
3.1 云南省各行政区地闪密度分析
地闪密度反映了雷云对地放电的频繁程度和激烈程度, 2005年～2007年中, 各年的地闪密度分布具有一定的相似性, 滇东的地闪活动强于滇西。2006年与其他两年的雷电活动规律相差略大, 中部和东部广大地区地闪密度都较大, 相对来说是一个雷电活动大年。从三年平均年的地闪密度空间分布来看, 地闪密度最大的值主要集中在滇东的昭通地区北部, 曲靖地区, 昆明南部, 楚雄南部、西北部, 丽江地区东部, 红河的北部、西南部, 思茅地区中东部, 版纳地区中部。滇西地区地闪密度多小于2.0次/ (km2·a) , 西北端地闪密度极弱, 部分原因是由于此处探测效率相对较低引起。
从全省来看, 云南省2005年～2007年各年的地闪密度分别为1.4次/ (km2·a) 、2.4次/ (km2·a) 、1.9次/ (km2·a) , 三年平均地闪密度值为1.9次/ (km2·a) 。处于滇西的迪庆藏族自治州地闪密度最小, 仅为次0.24/ (km2·年) , 雷电活动最弱, 处于滇东的曲靖地区地闪密度最强, 达到3.42次/ (km2·年) 。从西到东的各行政区地闪密度大致上逐渐增大。
3.2 雷电流幅值累积概率曲线分析
云南省2005年～2007年全部地闪数据得到的雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式为:
undefined
式 (1) 中:参数“30.7”反映了曲线的中值电流, 即幅值大于30.7kA的概率为50%;参数“2.5”反映了曲线的“陡度”, 此值越大, 表明曲线越“陡”。
上述拟合曲线表达式采用的是与IEEE工作组推荐的累积概率表达式一致的形式, 与国内电力行业规程推荐的一次线性回归方程的形式不同。
图1示出了各类型曲线的差异, 并指出对理论计算的线路雷击跳闸率影响情况。
注:曲线4—统计累积概率与规程推荐累积概率之差
从图1可见, 在曲线特征上, 实际统计的累积概率曲线与IEEE工作组推荐的累积概率曲线几乎相同, 与规程推荐曲线差别较大, 特别是小电流区域, 规程推荐的曲线下降迅速些。
规程法推荐的雷电流幅值累积概率曲线与实际统计的曲线存在交叉情况, 交点处所对应的电流幅值约为36kA。大于36kA时规程推荐累积概率大于统计累积概率;小于36kA时, 与之相反。两条曲线的最大差别达到20% (见图1中的曲线4) 。在现今的超高压线路中, 雷击事故主要是绕击, 用规程法计算出来的绕击跳闸率明显偏小, 部分原因就是由于规程法推荐的幅值概率曲线中小电流的概率偏低所致, 这里统计出来的幅值概率曲线也确实反映出了规程法存在的这个问题。
各行政区2005年～2007年雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式为undefined, 可以看到东部各行政区由于探测站布置问题, 探测到的小电流稍少, 小电流所占的概率偏小, 曲线更平缓。
3.3 各行政区雷电日统计分析
雷电日是防雷工程设计和验算中使用频率最高的一个雷电参数。雷电日的统计采用网格法, 即将选定区域进行等面积划分, 形成一系列连续的面积近似相等的虚拟网格, 以各个网格为统计单元, 统计方法与气象观测站统计雷暴日的方法一致:每个网格中每天只要出现一次雷电, 记为一个网格雷电日;网格按小时划分时, 记为网格雷电时。统计每个网格的单位年度内的网格雷电日、网格雷电时, 即为通常意义上所说的网格雷电日、网格雷电时。将选定区域各网格的年网格雷电日、年网格雷电时取平均值, 记出该区域整体的年平均雷电日、年平均雷电时。研究表明, 当网格大小取为0.2°×0.2°时, 统计得到的雷电日与气象部门得到雷电日有着较好的可比性和一致性, 因此, 本文采用0.2°×0.2°网格研究云南雷电日。
0.2°×0.2°网格描述了云南省2005～2007年三年平均年网格雷电日分布情况, 云南省雷电天数最多的地方主要出现在云南南部西双版纳, 曲靖、丽江地区东部, 多超过70天, 西部和东北昭通地区、东南文山地区雷电天数相对较低, 主要在40～60天范围内, 西北部有雷天数最少, 在40天以下。云南省2005～2007年三年平均年有雷天数平均值为57天, 有雷天数≥60天的面积占到47.6%。
3.4 在输电线路中的应用
1) 雷电参数在输电线路雷击故障相关性分析中的应用:
雷区密度图的预期作用就是指导线路防雷和规划新建线路走向, 据此可以反向考虑, 研究已经发生的雷击事故位置与各级雷区的相关性, 用以验证雷击密度区域划分的合理性。
云南电网雷击故障频繁, 以云南电网110kV及以上线路2005年～2007年同一时刻多级杆塔出现雷击故障情况下的故障塔为对象进行统计, 共有83次雷击故障。将这些点标注在云南省2005年～2007年三年平均地闪密度空间分布图中, 见图2, 其中黑点部位为故障塔位置。可直观看出地闪密度与雷击故障存在正相关性。
以云南省2005～2007年的线路故障情况数据和雷电定位系统得到的雷电参数为基础, 可以看到110kV鲁兴线线路故障情况和雷电参数的相关性。
采用“线路走廊网格分析法”, 将鲁兴线1km半径线路走廊沿径向等距离划分, 划分距离取2km, 分析各线路走廊分段内的地闪密度及雷电日分布情况, 见图3、图4。通过比较雷电参数分布图与线路故障情况, 可以清晰说明二者的相关性如何。
2) 线路走廊及杆塔雷电参数统计分析:
对输电线路易受雷击段、易受雷击杆塔、易闪段的掌握, 可直接指导输电线路的雷电防护工程, 使雷电防护措施配置更有针对性, 从而提高其技术经济水平。
分析线路走廊的易受雷击段, 采用“线路走廊网格分析法”:将线路走廊沿径向划分成多个小段, 以各个小段为对象统计其雷电参数, 分析比较各个小段间的雷电活动情况、雷电参数特征。易受雷击段的分析主要通过线路走廊沿线地闪密度的分布确定, 地闪密度相对较大的杆塔段即为易受雷击段。
实际上为了更细致的分析沿线某些易受雷击的杆塔, 可以每个或部分杆塔为中心, 分析距其一定距离范围内的雷电活动情况, 比较多个杆塔附近的雷电参数特征, 通过分析比较得到相对容易遭受雷击的杆塔。
4 结束语
基于云南省雷电定位系统2005～2007年三年探测数据的重新计算、统计及分析, 有关云南省雷电活动大致上有以下特征:
1) 滇东地闪密度大于滇西, 地闪密度最大的值主要集中在滇东的昭通地区北部, 曲靖地区, 昆明南部, 楚雄南部、西北部, 丽江地区东部, 红河的北部、西南部, 思茅地区中东部, 版纳地区中部。云南省2005年～2007年各年的地闪密度分别为1.4次/ (km2·a) 、2.4次/ (km2·a) 、1.9次/ (km2·a) , 三年平均地闪密度值为1.9次/ (km2·a) ;
2) 统计雷电流幅值累积概率分布曲线比规程推荐曲线“陡”, 小电流出现概率比规程推荐的大, 两条曲线的最大差别达到20%, 通过雷电基础数据分析给出了云南省17个行政区2005年～2007年三年平均的雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式;
3) 在0.2°×0.2°网格下, 云南省2005～2007年三年平均年有雷天数平均值为57天, 有雷天数≥60天的面积占到47.6%;
另外对于雷电基础数据的统计、分析方法可以更细致的应用到雷电参数在输电线路雷击故障相关性分析以及线路走廊及杆塔雷电参数统计分析中, 从而给输电线路防雷规划、雷击故障分析提供更为准确的指导。
参考文献
[1]国网武汉高压研究院.采用网格法确定雷电参数的统计方法:中国专利CN1936880[P].2007-03-28.
雷电定位系统 篇5
雷雨季节电力线路经常会发生跳闸故障, 雷电作为产生故障的主要原因, 对电力线路的正常运行造成了重大威胁。雷电定位系统可以全自动、大面积、可靠的对雷电活动进行实时监测。该系统作为一种重要的计算机在线系统, 是目前国内研究雷电活动的最先进手段。该系统在雷电参数统计、雷击线路故障点分析查询, 以及雷害事故研究分析方面发挥着重要的作用。为减少因为雷电活动给电力系统带来的损害, 确保电力网络的正常安全运行, 南方电网已从2009年起将雷电定位系统应用于防城港电网之中, 为防城港电网的安全可靠运行提供了有力帮助。
1防城港电网雷害特点
在联合国公布的“国际减灾十年”中, 雷电灾害是最严重的10种自然灾害之一。世界各地每年因为雷电活动造成的火灾、爆炸数不胜数, 给人们的生命财产安全带来了重大威胁。通过对防城港网区雷电活动历史资料进行统计分析, 总结了该区域雷电灾害的以下特点:
1) 防城港地区近3年雷暴日均在110日左右, 2011年, 落雷数量尤为明显。
2) 雷电灾害随季节性变化明显, 在1年当中普遍存在, 6、7、8月最为频发。
3) 防城港电网雷击跳闸故障原因主要为反击雷, 比例占到80%以上。
2011年, 造成跳闸的雷电流平均强度达到-190 kA, 已远远超过杆塔耐雷水平, 现有的防雷设备已很难阻止雷害入侵电力系统。
2雷电定位系统基本原理
雷电是自然界的一种空间放电现象, 该现象发生时会伴随着电磁辐射信号的产生。雷电定位系统就是根据电磁辐射信号, 对电波信息进行测定, 通过合理的算法分析确定雷电相关信息的一种在线系统。就目前南方电网在防城港中应用的雷电定位系统而言, 整个系统的结构如图1 所示。该系统右侧虚线框部分为系统的应用部分, 其余部分为数据采集和计算部分, 中间为数据库服务器。数据的采集主要由分布在各地的探测站完成, 分析机负责数据的计算和分析。定位探测是最关键技术部分, 主要应用时差定位技术和定向定位技术[1]。
2.1 时差定位技术
时差定位技术通过测定雷电发生时电磁信号到达每个探测站的时间, 计算到达不同探测站的时间差, 依据相关算法求得雷电发生位置。这种技术要求每个探测站的时钟是完全同步的, 同时应用全球定位系统使定位准确率大幅提高。另外, 这种技术受探测站周围环境影响较小, 其误差主要来源是GPS误差和电磁信号传播时延造成。
2.2 定向定位技术
定向定位技术就是当发生雷电现象时, 雷电会向周围的空间释放强大的电磁波, 通过雷电探测站可以收集雷电电磁信号, 如果有两个或者更多的雷电探测站接收到了雷电电磁信号, 那么可以判定雷电的方位角, 根据雷电方位角可以通过三角定位原理判断雷电发生的位置。这种技术方法简单, 原理清晰, 而且误判率和失效率较小。但是, 这种技术具有一定的局限性, 主要表现在其测试精度受电磁波的传播路径和探测站周围的环境影响。
2.3 混合定位技术
混合定位技术就是结合定向和时差定位技术的优点, 对雷电发生位置进行定位, 这种技术不但可以探测雷电发生时的方位角, 而且可以获得电磁波到达探测站的准确时间, 这种技术充分利用了所有可获得数据, 排除了方向误差和无效时间等数据的影响, 大大提高了定位的精度和效率。
3雷电定位系统应用状况
3.1 雷击故障点查找方面的应用
防城港电网故障中雷击造成的故障占主要地位。电网一旦遭受雷击产生故障就需要确定故障点的位置。以往, 如果电网因为雷击发生跳闸故障时, 线路维护人员就必须出动大批人员进行巡线, 工作人员只能通过不确定的故障测距预测故障发生点, 效率极其低下。对于重要的线路, 往往造成延误送电等严重后果。雷电定位系统被应用于雷击故障杆塔定位, 电力工作人员只需要提供跳闸的精确时间, 输入定位系统就可以准确定位故障杆塔位置, 从而减少了大量的人力劳动资源。
3.2 雷击故障相关性判定
根据电力维护经验, 在雷雨天气中无法确定明确故障点的线路跳闸原因, 往往被认定为雷击故障, 这种经验往往会造成维护人员对真正故障原因的疏漏, 给再次故障发生留下隐患。通过核对GPS时钟记录落雷时刻与调度记录继电保护装置动作时刻的同时性可以有效评估故障由雷击造成的可能性, 这种方法已经在多年实际运行中得到肯定。根据典型强雷电活动年2011年运行数据显示, 在雷雨条件下跳闸由雷击引起的比例占98%, 可见雷击对故障的相关性是很高的。
3.3 指导电力部门部署工作
雷电定位系统具有数据收集的功能, 通过大量数据的积累和对数据的分析, 电力部门可以对防城港雷电多发区域进行合理的判定, 不但可以有效指导和安排整个网络的运行方式, 指导各电力部门对某些需要加强区域的监控和维护, 而且可以为电力设计部门在施工、布线以及建立电力厂站方面提供必要的可靠数据支持。
4雷电系统应用效果分析
雷电定位系统可以准确地测定雷电发生的位置, 对电力系统的正常运行提供有力的支持。然而, 就雷电定位系统在防城港电网中实践应用, 依然发现了一些问题的存在[3]。
4.1 时间不能统一造成定位不准确
雷电定位系统原理中已经指出, 全网时间统一是定位系统准确定位的前提条件之一, 然而就现实应用情况而言, 时间不统一现象普遍存在。主要表现在部分变电站跳闸记录系统和雷电定位系统在时间记录上存在一定的系统误差, 这两个时间差距虽然很小, 却只能判定雷电发生的大概范围, 从而影响了故障查找的准确性。
4.2 无法百分之百确定故障原因
在实际应用中发现雷电定位技术不能达到百分之百确定故障是否由雷电造成, 这种原因主要是因为电网中线路具有耐雷击性, 当线路遭受雷击时不一定就会造成线路跳闸故障, 而且定位算法和时间不一致、数据不够精确等因素的存在必然造成系统定位存在误差现象。就此而言, 不可能将雷雨天气中发生的线路跳闸都定义为雷击造成的, 为此, 较合理的方案是采用线路跳闸的雷击相关概念。对于系统检测的落雷点可以根据测量精确度和时间以及目标位置等因素, 将定位程度分为准确、良好、一般、不可靠4个级别。
4.3 实际故障位置偏差
根据多年运行经验, 雷电流超过100 kA的雷击故障其系统定位与实地查找故障点位置绝大部分相差在1 km范围内。以2011年运行数据为例, 84.6%的故障点偏差在1 km范围内, 分析原因大致有定位系统误差;杆塔坐标误差;捕捉电磁信号站点数量不同;相邻杆塔绝缘化水平不同;主要受杆塔高度及接地电阻影响的杆塔耐雷水平不同这些方面。介于防城港网区雷击故障多为反击, 杆塔高度与接地电阻不同应为主要原因。
4.4 系统数据库尚不完善
在雷电定位系统中数据库发挥着重要作用, 一方面数据库用于存储以往数据, 另一方面数据库可以存储当前数据, 从而不断扩充, 为以后统计分析做好数据支持。然而, 因为该系统因为投入使用的时间不够长, 数据储备不够完善, 这必然导致系统对电网整体了解有限。与此同时, 电网也在不断发展, 新增电网的数据未能及时更新, 新增的数据也因为不同单位提供数据准确性的不同, 最终影响整个系统的工作能力。例如, 输电线路杆塔定位设备不同造成杆塔坐标与真实值存在偏差。对此, 就需要有关部门积极配合, 做到及时更新和维护数据库信息。
5结语
雷电定位系统作为一种先进的技术手段, 在防城港电网故障查找、雷害分析中发挥了重要的作用。该系统总体运行情况良好, 虽然存在一些问题, 但是, 相信通过不断地改善, 雷电定位系统将发挥更大的作用, 为电网运行与建设做出更大的贡献。
摘要：雷电定位系统作为当今研究雷电活动的重要手段, 在防城港电网中得到了广泛的应用, 并取得了很好的效果。文章阐述了雷电系的运作原理, 介绍了实际应用状况, 并对应用效果进行了统计分析, 对存在的问题提出了一些改进措施。
关键词：雷电定位系统,防城港电网,应用效果
参考文献
[1]顾承昱, 张嘉.上海市雷电定位系统及对防雷安全工作的辅助作用[J].上海电力, 2003, 16 (1) :60-62.
雷电定位系统 篇6
1 输电线路运行情况
在输电线路运行中, 雷害是第一大自然灾害, 雷击跳闸次数一般占到线路跳闸总次数的30%～40%, 根据2007—2008年统计数据汇总 (表1) 显示, 常州供电公司上2年度共发生35～500 k V线路雷击跳闸70次, 雷击引起线路跳闸占线路总跳闸率的47.06%, 并呈攀升趋势。由于大量基建工程的建成投运, 常州地区单位面积上线路密度越来越大, 110 k V及以上线路从2004年的2 020 km/144条增加到2008年的2 812 km/222条, 因此从客观上来讲, 线路遭雷击的机率也越来越大, 故如何做好线路的防雷工作及缩短雷击故障查找的时间将是线路维护工作的重点。
2 雷击定位系统在输电运行工作中的实际应用
2.1 雷击定位系统的工作原理
实时标定雷击点的位置, 是雷电定位系统具有的基本特征。在中心站接收到雷电信息经过计算处理后, 将定位结果在计算机的图形显示仪上标示出来, 图形显示仪器不仅有按经纬度坐标制成的地区地图, 还包括多种地理信息, 如道路、河流、城市、村镇等。根据电力系统的需要, 把输电线路、变电站等按不同的电压等级分层、分区, 以经纬度坐标标示在上面。由于闪电定位的实时性, 可在该系统布网的区域内实时观测到雷电活动情况, 为判断电网故障是否因雷击引起提供了有力的依据。
2.2 雷击定位系统作用及意义
2.2.1 快速查找输电线路雷击故障点
雷电定位系统在电力行业中, 最直接的应用是轴电线路雷击故障点的查找。它的应用为及时排除故障、减少事故隐患及停电时间提供了十分可靠的依据。以往, 基本上靠继电保护的动作情况分析和故障录波图来估算雷击故障点, 单相故障约有70%能在20基杆范围内找到故障点, 两相或三相则很少有准确的计算点, 同时还有部分故障点与计算值很不吻合, 查找故障点花费了大量的人力、物力。应用雷电定位系统可实时监测每次云对地雷击的时间、方位、雷电流幅值等参数, 只要对应线路雷击跳闸时刻和输入数据库内的输电线路杆塔地理坐标, 就可方便地找到雷击故障点。
2.2.2 指导输电线路的防雷工作
(1) 确定区域多雷区及易击点, 从而指导设计部门新建线路时尽可能避开多雷区。科学评估输电线路的耐雷水平及各种防雷措施的有效性。目前我工区35 k V线路的耐雷水平普遍在20～30 k A的范围。通过查阅雷电流定位系统, 以2008年跳闸次数最多的35 k V清河3705线为例 (2008年度共发生雷击跳闸5次) , 分析雷击情况 (表2) 。
35 k V清河线, 2008年7月份该线路路径上共遭雷击167次, 其中41%的次数超过30 k A (过电压保护规程要求, 有避雷线的线路耐雷水平, 35 k V应在20～30 k A, 110 k V应在40～75 k A) , 22%次数在20～30 k A。根据雷电的密度, 可通过适当添加引雷线等方法加以缓解, 也可在杆塔接地电阻和避雷器配置上进行综合考虑。
(2) 有助于反击或绕击的辨别分析。确定多雷区直击、反击和绕击的概率, 以便采取措施, 重点防治。利用查询到的雷击故障时雷电流的大小以及绝缘子串闪络痕迹, 可定性得出结论。一般来说, 反击时击穿线路绝缘子的冲击电压是由避雷器及杆塔接地电阻上通过的雷电流而产生的电压所引起, 需要较大的雷电流才会导致反击;绕击时, 雷直击于导线, 只要其电压大于绝缘子的冲击耐受电压即可引起绝缘子闪络。收集雷电参数, 得出其概率分布, 落雷密度分布等规律。可为电力行业的防雷设计提供重要的参考依据, 并将带来巨大的经济效益和社会效益。
2.3 事故案例应用分析
2.3.1 110 k V芳南线雷击故障———首次运用雷电定位系统的成功案例
常州供电公司输电工区运用雷电定位系统的时间起步较晚, 首次雷电定位系统成功地查找出110 k V芳南7708线雷击故障:2008年5月8日6点30分A相零序I段动作跳闸, 重合成功, 测距芳渚变3.43 km, 天气雷雨。据雷电定位系统显示 (图1) :当日跳闸时间段中23号杆塔附近有落雷, 并影响到杆塔22号、23号、24号。组织巡视发现22#钢杆A相雷击。首次运用雷电定位系统直接快速精准地定位雷电故障点, 给线路运行人员带来极大的信心。
2.3.2 220 k V东吕2913线雷击故障———未重视雷电定位系统的教训经验
2008年8月20日常州当日为强雷暴天气:17点53分220 k V东吕2913线931、602保护动作跳闸, 重合成功, A相。测距:距离吕墅变931保护10 km, 602保护13.7 km, 东岱变931保护3 km。8月21日—8月23日连续3天根据测距组织巡线, 由于巡线人员故障巡视技术及责任心等原因, 巡视未发现故障点。8月26日由生技科技术人员主张运用雷电定位系统精确定位重点段 (图2) 。
根据跳闸时间重点确认14号、15号、16号3基为重点排查对象。经登杆检查, 发现16#A相 (垂直排列中相) 减号侧合成绝缘子雷击。
3 雷击定位系统应用存在的误差及应对措施
3.1 雷电定位系统的误差
目前定位精度已基本能满足查线需要, 但由于子电网输电线路跨山越水, 因而降低误差使之接近理论值很有必要。造成误差大的主要原因有雷电波传播、波形变形、场地误差、坐标精确度以及布网情况等。解决的方法有多种, 如采用软件优化的算法, 即已知雷击点的初始值, 通过距离修正波形到达时刻, 重新计算雷击点, 也应是减少这种误差的途径。
3.2 输电线路运行单位的误差
2009年1—6月共有9个雷暴日中线路共计雷击跳闸23条次, 通过雷电定位系统精确定位在1～3基杆塔范围以内的共计8次, 故障点能精确定位到4～10基杆塔范围内共计4次, 另外还有2次10基以上, 而剩下还有9次可能是系统运行故障或其他原因造成的。可见雷电定位系统还是取得了一些显著的效果, 但是相对于雷电系统应有的精准度而言, 常州供电公司在雷电定位系统的应用上, 还存在着很大的误差。故而针对这个问题需建立并完善输电线路杆塔坐标数据库———MIS和GIS的基础参数, 将这一工作进一步完善, 以缩减雷电定位系统所造成的误差。
建立电力系统输电线路杆塔经纬度坐标数据库是最基础的工作之一。输电工区采用GPS定位仪对35 k V及以上电压等级输电线路逐基测量其坐标, 通过数据校验订正, 输入数据库中, 该数据库中的线路可根据查线需要, 把单条、多条或全部线路迭加在地区地图上。当某条输电线路发生跳闸后, 启动雷击故障查询系统, 根据线路名称和跳闸时间, 查询系统将自动在地图上显示出该线路和该时间段距离段内的所有落雷, 并列表示出每个雷的时刻、强度、位置以及与线路最近杆的距离和杆号。
4 结语
常州供电公司雷电定位系统运行时间虽短, 但它在指导雷电工作方面起了较大的作用。我们必须认真总结经验, 加强线路原始坐标数据的测量、录入工作, 同时要加强运行人员线路雷击跳闸故障点查找的业务能力。事故巡视不等同于正常巡视, 必须有非常严格的纪律作保障, 要求巡线人员必须到位到责, 不能因为难于到位而漏过任何一个可疑点, 使雷电定位系统起到应有的作用。
摘要：简述雷电定位系统的使用原理, 总结2007—2009年上半年度输电线路雷击跳闸情况, 介绍常州供电公司输电工区使用雷电定位系统的相关情况, 综合分析了当前存在的问题、解决途径及应用前景。
配电系统的雷电保护措施 篇7
1 雷电的种类
通常雷电被氛围直击雷、球形雷、感应雷三种。所谓直击雷就是雷云带电且能够对电器设备与建筑物直接放电。因为带电雷云接近地面时会把架空线路导线、导电凸出物的上端感应到极多电荷, 雷云放电以后电荷不再被束缚, 变形成大电流、高压电冲击波, 随着导体飞速传播, 这种冲击波来源于雷云的静电感应, 有雷电性质, 所以被叫做静电感应雷。雷云放电过程中, 冲击雷电流威力十分巨大, 会在地面形成电磁场, 并不断和周围的导体发生反应形成高电动势, 该电动势有着雷电特征, 所以交电磁感应雷。这两种雷都叫做感应雷。而球形雷就是雷云放电时发出各种颜色光芒的火球, 属于特殊情况下的带电体。
2 配电系统雷电保护措施
2.1 预防雷电波入侵
1) 如果低压线路的全长所使用的电缆是属于架空金属线或者埋地这两种情况, 那就需要将电缆金属或入户端金属线槽接在地上;防雷接地装置要和这些金属物连接在一起。
2) 不用低压架空线, 而是用护套电缆穿钢管直接引入并埋地, 而它的长度应该符合规范要求, 一般来说埋地电缆长度应在15m内。防雷接地装置连接好入户端电缆的钢管与金属外皮。避雷器应该装于架空线和电缆连接的地方。将一些设备器件并接于地上, 比如避雷器、电缆金属外皮等等, 而且冲击接地电阻一定不能超过10Ω[1]。如果是直接引入架空线, 那么避雷器应该加装在入户端, 然后在电气设备接地装置上连接架空线与绝缘子铁脚、金具。在靠近建筑物的两根电杆上, 将绝缘子铁脚接地, 它的冲击接地电阻不能超过30Ω。
3) 进出建筑物的架空或者直接埋地的金属管道需要和防雷接地装置连接在一起。如果不连接, 那么就接地的就是架空管道, 它的冲击接地电阻不能超过10Ω。建筑物的引入 (引出) 金属管道和防雷接地装置应该在进出口连接。架空金属管道和建筑应该在相距25m的地方进行一次接地, 它的冲击接地电阻必须在10Ω以内。
4) 要想预防雷击电磁脉冲, 如果建筑物内有信息系统存在, 而且必须要预防雷击电磁脉冲, 那么如果建筑物的防直击雷装置较少, 或者在其它建筑物上没有, 或者超出了别的物体保护范围, 那么对于直击雷的防护则要按照第三类防雷建筑物的要求来做好相关防范措施。如果将屏蔽问题考虑在内, 那么最好将避雷网用在防直击雷接闪器上。
5) 如果是在设计工程的阶段, 对于信息系统规模以及具体位置不明确, 那么如果设想以后将会有信息系统, 那么设计过程中就要考虑到共用接地系统的设计, 即把钢筋混凝土的钢筋与金属框架、金属支撑物之类的自然构件、配电保护接地系统、金属管道和防雷装置连接起来, 然后科学地选择地方将等电位连接板进行预埋。
6) 为了对防雷装置有更深入的了解, 我们应该把雷电电流看成是电流发生器, 然后对存在等电位连接装置的电流进行分析。如果电流发生器利用等电位和防雷装置与导体而连接在一起, 那么这里面的雷电流或许就会较多。
2.2 减少电磁干扰感应效应
把屏蔽设在建筑物与房间外, 通过合理的路径来敷设线路, 对线路屏蔽。要想改善电磁环境, 关系到建筑物的大尺寸金属件需要以等电位的方式连接起来, 然后和防雷装置相接[2]。有的空间需要保护, 如果要屏蔽电缆, 那么屏蔽层要设在两边, 同时等电位连接防雷器交界的地方, 要是等电位连接只存在于系统一边, 则允许使用双层屏蔽, 外层的屏蔽也按照上述方法进行。如果建筑物是分开的, 那么应该在金属管道中铺设非屏蔽电缆。要是在金属管、钢筋成格栅形、金属管的混凝土管道中敷设, 金属物的两端需导电贯通, 然后依次连在分开建筑的等电位连接带。这些连接带应该都要有电缆屏蔽层。如果建筑物、房间的大空间屏蔽来自于钢筋混凝土、金属框架、金属支撑物的钢筋等自然构件, 格栅形的大空间屏蔽由这些构件组成, 如果导电金属物穿过哲学屏蔽, 那么其等电位连接应该就近进行。
如果在未经过屏蔽效率试验的情况下计算磁场强度衰减, 那么要是闪电在格栅形屏蔽空间以外的周围, 未屏蔽时以H0表示无衰减磁场强度, 那么在LPZ0区域中的磁场强度是H0=i0l (2Sa) (1) , 其中i0是雷电流 (A) ;Sa是雷击点和屏蔽空间的平均距离 (m) 。如果存在屏蔽, 而且在格栅形大空间屏蔽中, 就是说在LPZ1中磁场强度由H0减成H1, 那么它的计算公式就是H1=H0/ (2) , 其中H1是磁场强度 (A/m) , SF是屏蔽系数 (d B) 。那么 (1) 的计算值只对LPZ1中的和屏蔽层有一些安全距离dS/1的安全空间Vs中才有效 (2) , 则dS/1=wSF/10。
2.3 选择合适的SPD浪涌保护器
对于低压供电系统, 浪涌引起的瞬态过电压保护, 应该采用分级保护的方式。首先, 要了解被保护对象的耐压特性, 即SPD主要是限制电网中的大气过电压不超过各种设备及配电装置能够承受的冲击耐压[3]。SPD作为浪涌保护器的安装应该是和被保护设备进行负载并联, 其抗阻会根据电涌电流及电压增加而降低, 电流电压的非线性特征很明显。SPD对电涌电压的限制是按照电流电涌的迅速释放来进行。其次, 要了解SPD自身的最大持续工作电压Uc (表1) 。
其中MC共模保护:相线对地和中性线对地的保护;MD差模保护:相线对中性线问的保护, 对TT和TN-S系统是必须的;U0是指低压系统相线对中性线的标称电压 (在220/380V系统中, U0=220V) ;U0与各种接地系统和保护模式有较大的关系。如在TT系统, 采用MD共模保护, Uc=1.15U0=1.15×220=253V。
3 结论
总的来说, 配电系统的防雷工作重要性是不言而喻的, 而且也是一个复杂的工程。当前, 人们对它的重视空前提高。深入探讨防雷技术, 可以有效地帮助人们更好地做好配电防雷设计。不过, 防雷工作还有很多问题存在, 例如单一防雷技术落后。在科技的飞速发展过程中, 人们越来越重视防雷技术的改进, 未来或许会有更好的防雷技术来确保配电系统的安全运行。
参考文献
[1]吴舸.配电设备的防雷分析[J].现代商贸工业, 2010 (6) :45.
[2]胡保有, 康红军.配电系统的防雷与接地探析[J].企业技术开发, 2014 (8) :63.