Model and Numerical Analysis of Radiation Field Created by Lightning Overvoltage Wave on Transmission Lines

The radiation field created by the transmission line stroked by lightning far from the lightning channel has been analyzed by the FDTD method.The authors we establish the calculation model and FDTD calculation method of transmission line,and discusses the import of lightning excitation source.The simulation of lightning stroked on a single transmission line in free space or stroked on three-phase high voltage transmission lines in actual environments has been done,and gives the distribution of transient radiation field around the transmission lines when lightning overvoltage wave transmits along the transmission line.The simulation result shows that: the effect of the transient radiation field caused by lightning over voltage wave done with environment is obvious,and the high frequency component of transient radiation field may disturb or do harm to the electronic facility or communication facility around the transmission lines.     

Lightning Protection Performance of Transmission Line with High Tower and Great Span

This paper studies lightning protection performance of transmission line with high tower and great span, and puts forward the lightning shielding model of transmission line with high tower and great span. The model simulates the developing process of lightning downward leader, and take the effect of upward leader to downward leader into account. Moreover, the model consider backward lightning , that is even downward leader have developed lower than transmission line, Which will be occur lightning line. Aim at a certain sea transmission line with great span, its lightning performance is calculated with regular method, EGM and the model. The results have been analysed and compared. Because of thinking over backward lightning , the model can be used for calculating lightning shield performance of all kinds of transmission lines.     

Lightning Shielding Simulation Model of Transmission Line

Transmission lines are easily hit by lightning, and lightning shielding failure is an important reason of lightning accidents of transmission line. So researches on lightning shielding of transmission line should be strengthened. On the basis of the abundant understand to known lightning shielding models of transmission line, a new lightning shielding simulation model of transmission line is presented in the paper. In this model, the effect of attracting lightning of upward leader is considered reasonably, and the method of variable descending step is adopted to simulate the descending process of lightning leader. The simulation calculating results show that the model is in good agreement with field experience of transmission line. It can guide lightning shielding design of transmission line and estimate the performance of lightning shielding of transmission line.     

北京市闪电定位数据与人工观测雷暴日关系研究

[目的]针对北京地区首次开展闪电定位系统(Lightning Location System,LLS)数据与人工观测雷暴日的关系研究,解决北京地区人工观测雷暴日停止后雷暴日数据无法获取的问题。[方法]选取北京地区2008-2011年LLS监测数据,以20个人工观测站为圆心,1 km为间距,统计各站周围半径(r)1~20 km圆形区域内LLS监测的闪电次数及雷电日数。采用直接替代法、地闪密度法和二元法计算雷电日,分别从全市年平均雷电日及各站年平均雷电日两方面与人工观测雷暴日数进行比较,寻求最适合北京地区的LLS资料转换为雷暴日数方法,建立转换关系。[结果]结果表明：当r =13 km时,LLS监测年平均雷电日数与人工观测年平均雷暴日数最为接近。通过直接替代法、地闪密度法和二元法计算所得的结果中,二元法效果最好,直接替代法次之,地闪密度法效果最差。对于单个观测站,各站周围的地闪密度与人工观测雷暴日数没有统一的函数关系,采用直接替代法得到的各站等效观测半径来确定各站的雷暴日数较为准确。[结论]该结果表明了北京地区LLS数据与人工观测雷暴日之间的关系,使雷暴日可作为基础数据继续应用于北京地区的雷电防护和研究中。     

菏泽地区地闪分布特征

为了掌握雷电发生规律、防御和减轻雷电灾害,以菏泽地区2007—2013年地闪资料为基础,详细分析其时空分布特征。结果表明,菏泽地区地闪主要受下垫面影响,空间分布差异明显,水体附近地闪密度较大。地闪时分布呈多峰状,2个最大的峰值出现在5时和11时左右。负地闪的雷电流强度分布和总地闪的吻合度很好,地闪密度和强电流分布高值区一致,分布在东明县南部和曹县西北部。     

雷暴天气下建筑物周围电场畸变区域的研究分析

为了探究在雷暴发生时建筑物周围电场畸变区域的规律,利用Integrated Engineering Software电磁暂态仿真软件,模拟分析雷暴云及建筑物结构对周围电场畸变特征的影响。结果表明：当雷暴云过境时,群体建筑物遭受雷击的概率会减小,这主要是因为群体建筑物之间的屏蔽效应,改变了周围区域的电场畸变程度,降低了产生上行先导的概率和遭受雷击的概率。对于单体建筑而言,当雷暴云过境时,建筑物周围电场畸变区域呈半球形状,电场的畸变程度与建筑物的高度呈线性相关,高度越高,畸变区域越大,将导致前方流注扩展的区域变大,从而增加了下行先导发生的概率,这也是越高的物体易遭受雷击的原因。     

Lightning Proof Performance of 500 kV Transmission Line in Chongqing Area

Considering the importance of 500 kV line and taking 500 kV transmission line in Chongqing as an example, the authors calculate lightning strike outage rate (including return stroke and lightning shielding failure) using regulation method, outage rate of return stroke using travelling wave method, and outage rate of lightning shielding failure using EGM. By comparing and analysing the calculating fesults, weakness of insulation and the area of easy to striking are found out, and corresponding improving measure is brought forward. The results show bigger gradient of lightning higher return stroke tripping, and in regulations result of accounting return stroke tripping is more closed to practical experience, accounting shielding failure rate exists obviously defect, and in EGM accounting shielding failure rate have take much factor, result is more close to practical experience.     

地形对于村落雷击概率影响模拟研究

在对中国传统村落名录收录的古村落进行保护规划时,防雷保护是其中重要的一部分。现有的村落防雷保护研究更多侧重于定性的保护方法,对不同地形条件下的村落雷击概率的定量化研究还不多。本研究基于闪电随机模拟的方法,利用Matlab对闪电路径进行模拟,并分别分析村落位于平原、山脚及山谷处的雷击概率。模拟结果显示,平原的村落雷击概率最高,当村落位于山脚时,其雷击概率要比位于平原处小;当村落位于山谷时,其雷击概率比位于山脚处更小。主要原因是：建筑物周边的高大山体对于闪电有截收效应,位于山体周边时建筑雷击概率比平原时降低。模拟结果还显示小尺寸、低高度的建筑物仍然有发生侧击的危险,在农村的防雷保护工作中需加以关注。     

基于闪电定位资料的大型户外空旷区域精细化雷击风险评估的研究

根据IEC 62305—2:2010标准中介绍的雷击风险的评估流程,在前人提出的适合雷击大型户外空旷区域风险计算方法的基础上,笔者结合大型户外空旷区域的具体闪电定位资料,精细化地研究了雷电可能为该区域带来的风险,主要分析了大型户外区域内雷电直接击中人体导致人员伤亡的概率PB、最小雷电流I、滚球半径hr,并举例说明了大型户外空旷区域精细化雷击风险评估的具体计算方法,以期为大型户外空旷区域的直击雷防护设计提供依据。     

重庆地区雷电日雷暴日关系研究

为了更好地应用雷电定位系统的自动监测数据统计雷电日参数,在比较多年重庆地区雷暴日资料与近年来自动监测数据的基础上,重点研究该区域13个国家基准气候站的雷电日与雷暴日数据。结果表明：（1）平均雷暴日与平均雷电日的比值各站差异显著。总体来看,雷暴日数值小于雷电日并成正相关;其比例与观测区域面积、地形地貌环境关系密切;（2）不同雷电日观测半径差异显著,且均小于10 km,一方面说明雷电活动的不均匀性;另一方面,说明器测的灵敏度远高于人的听力和视觉,观测人员对雷声的听力范围不大于10 km;（3）主城区域雷电日观测半径最小,这是由于观测站周围的建筑物阻碍、环境噪声与空气中能见度变化共同作用的结果;（4）雷电日观测半径与地形地貌的关系明显,重庆市主城区雷电日观测半径较小,东北和东南部雷电日观测半径较大,总体来看地形地貌、城市化进程相似的区域,雷电日半径有可比性,器测数据是连续性的。     

基于ADTD探测资料闪电气候特征分析

为揭示北京地区闪电气候特征,选取2009—2016年该地区ADTD探测资料,对闪电参数特征进行统计分析,包括时间分布、闪电强度、雷电流幅值累积概率等。结果表明：该地区8年间共发生闪电155567次,负闪和正闪分别占90.0%和10.0%,前期和后期相比,总闪频次降幅接近30.0%,但正闪频次增幅高于36.1%。夏季是北京地区闪电的高发季节,占全年闪电数量的82.1%左右,和该地区主汛期有较好的对应关系。该地区负闪电流强度分布比较集中,而正闪电流强度分布相对分散,平均强度为-33.9 kA和63.5 kA,与历史统计结果相比均有所增强。利用IEEE工作组推荐的累积概率分布函数更能客观反映该地区雷电流幅值分布特征,拟合曲线的决定系数高于0.99。     

Exploration on the Formula of Degree of Freedom of Space Mechanism

From the theory that four connecting rods mechanism has flexibility and any closed graphics of plane mechanism has three restrictions, the calculating formula of degree of freedom of mechanism is researched. The result of research indicate that the calculating formula of degree of freedom of space mechanism will be set up if the calculating formula of degree of freedom of plane and spherical surface mechanism are changed a little. The new formula could substitute for 29 traditional calculating formulas of degree of freedom of space mechanism but also the plane mechanism, the multiple rings space mechanism, the open chain space mechanism and mixed chain space mechanism and so on. Because that the new formula is easier and rapider in use than traditional formulas, it is a reliable theoretical calculating formula for calculating degree of freedom of space mechanism.     

基于层次模型及权重分析的湖北省雷电灾害易损度区划

利用湖北省2008-2011年闪电监测数据和2000-2009年雷电灾害统计数据,选取雷击大地密度、大于50kA强雷击密度、雷电灾害频度、生命易损模数及经济易损模数作为湖北省雷电灾害易损性评估指标。提出了对雷灾频度因子的修正,只有把该参数放到同一起点比较,雷电灾害易损性分析及风险区划才具科学性,同时引入大于50kA强雷击密度作为雷电灾害易损性评估指标之一。采用层次模型及权重分析对雷电灾害易损性指标划分了5个等级,最后形成湖北省雷电灾害易损度区划。研究结果表明：高风险区的城市主要特征是雷灾频度较高、经济发展水平较好、人口密集;低风险区则与之相反。雷电灾害易损度不仅与单位面积上的雷电密度、雷灾频度关系密切,还与单位面积上的经济发展水平、人口密度息息相关。     

基于GIS和AHP的雷电灾害风险区划分析与评估——以内蒙古雷灾为例

基于自然灾害风险理论,利用雷暴日和闪电定位资料、基础地理信息资料、社会经济资料以及雷电灾情资料,选取地形变化、水系、土壤电导率、雷暴日、地闪密度、土地利用、人均GDP、敏感单位防雷能力等11个指标,运用层次分析法构建了雷电灾害风险指数,建立雷电灾害风险评估模型,从雷电灾害的致灾因子、孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力4个方面进行了系统的分析,并运用ArcGIS进行了1km×1km雷电灾害综合风险区划。区划结果表明内蒙古东部大部和中部南部地区属于高风险区,中部北部地区属于中风险区,低风险区域主要分布在西部地区。通过选取雷灾资料进行雷电灾害的灰色关联评估,以验证区划结果的正确性,评估结果与雷电灾害风险区划分布大体一致。     

基于GIS的鲁东南山区雷电灾害风险评估与区划技术

为了防御雷击灾害,掌握鲁东南山区雷电灾害危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力分布特点,采用灾害风险指数法、层次分析法、加权综合评分法、空间分析法等数量化方法,在GIS技术的支持下,建立了基于GIS的气象灾害数据库作为风险分析与识别、风险评价与区划的信息平台,对五莲县雷暴灾害风险进行了分析和评价,编制了雷暴灾害风险区划图。结果表明,五莲县雷暴灾害发生的综合风险空间分布不均,其中洪凝街道综合风险性最高,西部和东部部分地区综合风险性稍高,北部、东南部综合风险性稍低,并就防御雷暴灾害提出了建议。     

北京密云某养殖场雷电灾害事故分析与对策

雷电灾害事故分析有助于更好地掌握雷击途径和方式,认识雷电致灾规律,从而采取更有效的防护措施。针对2014年7月1日北京市密云县西田各庄镇某养殖场发生的雷电灾害事故,统计分析雷击时间段内该区域闪电定位资料;根据滚球法判断养殖场是否在直击雷保护范围内,计算牲畜位置处跨步电压和养殖棚雷电静电感应电压。通过逐项计算和分析,结果表明：牲畜遭旁侧闪络和接触电压致死。雷电的静电感应在金属棚上产生高电压,由于金属棚的支撑钢架结构未做接地,感应电荷释放通道不顺畅,与地面存在电位差,发生旁侧闪络,以及当牲畜接触到钢结构后,高电位通过牲畜向地面释放,致使牲畜死亡。最后提出了对应的防护措施和方法,减少或避免以后类似雷电灾害事故的发生。     

2010-2012年安徽省闪电特征分析与应用研究

为减少因闪电带来的人员生命和财产损失,研究安徽省闪电时空分布特征及其应用。采用Excel、Origin和Surfer软件作为统计分析方法,对2010年3月—2012年12月安徽省逐日闪电数据进行分析。结果表明：安徽地区以负闪为主;闪电月变化特征表现为单峰单谷型,暖季多冷季少,闪电次数集中发生在盛夏7月,6—9月为闪电集中发生时段;日变化上,正、负闪的2个高峰值时段分别出现在01—03时和15—17时,14—18时是一日当中对流性天气最集中时段;闪电强度变化特征表现为暖季高冷季低,月平均闪电强度46.2 kA,正、负闪电月平均强度峰值分别出现在7月和6月,高于30 kA的正、负闪电出现概率走势一致,正、负闪电强度值主要集中在0~30 kA之间;空间分布上,年平均闪电强度和密度高值区多发生在平原、丘陵和山区交接地带,也是安徽地区雷电灾害防御重点区域。同时,利用闪电资料和雷暴日数的关系,得出适用于安徽省16个地市的地闪密度计算公式。研究结果对指导本地工农业生产、工程建设具有非常重要的实际意义。     

Analysis on the Lightning Protection Performance of 500 kV Double-circuit Transmission Line

Using double-circuit transmission line is the developing tide for main 500 kV configuration to reduce line holding ground, so analyzing it's lightning protection performance is important to extend double-circuit transmission line in ultra high voltage network. The lightning protection performance of 500 kV double-circuit transmission line is studied with EMTP and EGM. The statistical method is applied to analyzing the lightning protection performance of back stroke by considering the randomness of working voltage's phase when lightning stroked the top tower. The result is that the line lightning protection level is different when the working voltage of conductor is different. It also improved the EGM by considering the effect of wind speed when analyzing the lightning protection performance of shielding failure. Furthermore, the results are given that wind speed has effects on the protection angle and the rate of shielding failure by using the program to calculate it.     

基于层次分析模型的云南省雷电致灾评价及易损性区划

根据2008—2017 年闪电定位监测和雷电灾害统计资料,分析地闪活动的时空分布规律,建立包含雷电风险、地域风险和承灾体风险的雷灾易损性综合评价指标体系,运用层次分析法(AHP)构建指标权重判断矩阵,得出易损性综合评价指数R 的换算方程并确定各州（市）雷灾易损性等级,形成云南省雷电灾害易损性风险区划。结果表明：昆明、玉溪地闪致灾因子活跃,雷灾易损性综合评价指数高,是雷电灾害极高易损区,受灾涉及行业及影响范围广;普洱、曲靖、丽江、楚雄、红河、西双版纳为雷电灾害高易损区,该等级区域所占比例最大,分布范围最广;保山、昭通、临沧、文山、大理为雷电灾害中易损区;迪庆、怒江、德宏为雷电灾害低易损区,通过加强雷电防御设施建设,扩大预警覆盖面,强化防雷科普宣传能够提高承灾体抵御雷击的能力。     

湖南地区多普勒天气雷达回波与云地闪关系研究

为了找出湖南地区多普勒天气雷达回波与云地闪特征以及关系,利用湖南省2007年闪电定位系统和长沙多普勒天气雷达探测资料,对湖南省周边地区闪电特征及其与雷达回波关系进行统计分析。结果表明：湖南省及周边地区云地闪分布具有明显时间分布不均特征,大多发生6、7、8月,月初和月末为高峰期,日分布呈双峰值变化,主峰在16:00—17:00,次峰在20:00—21:00,17:00左右日均频数最高,对应雷电灾害最为严重。雷达回波面积及强度与云地闪频数及强度存在明显对应关系,云地闪频数越大,强度越强,则雷达回波面积越宽,强回波出现几率越大。大于50 dBz雷达强回波中心形成前15 min到30 min时间内,一般都有云地闪发生。雷达回波位置与闪电发生区域具有很好的一致性。