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學習防雷的基本功

來源:張工 發布時間:2011-11-17 12:47:45

  高電壓工程學是一門實驗科學,它的每一部分都建立在實驗的基礎上。清華大學楊津基教授是我國高電壓工程學的前輩之一。他編著的《氣體放電》[3]是防雷基礎理論之一。它的豐富內容表明氣體放電現象是非常復雜的,高電壓和低電壓、高頻和低頻、脈沖和直流電壓下的放電現象都有所不同。人們不能用低電壓下電壓與放電距離的關系線性地推知高電壓下的擊穿距離。在高電壓下絕緣物的表面有爬電現象,學名叫做閃絡。在高電壓下空氣高度電離,有異常的放電現象。我們不能按低電壓常規估計絕緣物、電氣元件和設備的電氣性能。這些都要通過高電壓試驗才能知道。電源防雷器
  雷雨云中分離出的某種電荷(多數情況下是負電荷)形成先導流注向地面伸延,它與地面突出物上產生的迎面流注會合,它們形成主放電。在主放電通道中的等離子體由低溫變成高溫,通道的等值電阻迅速降低。雷電放電過程中雷電通道中的縱向電壓降從100V/cm迅速降到5.5V/cm。它是從電暈放電、輝光放電到電弧放電迅速變化的過程,其過程的時間為微秒級。根據雷電觀測和理論推算論證的結果,防雷學者的共識是:雷電不是一個電壓源,而是一個電流源,更嚴格地說它是一個電流波。
  許多熟悉普通電工的人不能正確地理解這一放電過程,他們往往把它混淆為導體中的導電過程。在導體中的電子運動是一種電子接力運動,而雷電通道中的電子運動主要是電子貫穿運動,在主放電通道中先導流注與迎面流注貫通,正負離子交融形成等離子體通道。雷電流的脈沖波是由雷電通道中的離子流形成的,脈沖波后的余輝電流才是雷雨云中傳來的電導電流。
  有人把雷擊消雷器的放電過程比做霓虹燈變壓器放電,說霓虹燈變壓器的高內阻可使放電電流減少,同理先導放電通道中串入高阻抗也可以限制雷電流。這種論點否認主放電是電弧放電的性質和不承認有主放電發生。雷擊消雷器的電流記錄表明不論是上行雷還是下行雷,其放電電流都在50A以上,按圖1的放電分類圖它們都處于電弧放電過程之中?!?span lang="EN-US">
放電性質
 統計觀點 雷電是一種隨機現象,我國防雷學者從上世紀50年代就用概率統計的理論處理雷電調查和防護問題?!冬F代防雷技術基礎》[1]一書中曾辟有專章介紹有關知識。但是作者在照搬日本419個微波中繼站雷擊統計資料[1]時卻失于獨立思考,忘記了相關分析理論。日本文獻因分析方法不對,未能查核雷擊事故率與接地電阻的關系。
  劉繼先生著文[4]糾正了89個微波中繼站雷擊事故率與接地電阻無關的錯誤結論。他按日本人的89個數據繪圖處理得出圖2的相關分析結果。
 89
個微波中繼站雷擊事故率與接地電阻的相關分析[4]
1
.數字旁的數碼,其分子為雷擊率,分母為站數;
   2x為按權重的相鄰點群求得的平均數;
   3.∥劃框區為圖析法求得的NR的相關曲線區,座標N為雷擊率,座標R為接地電阻;
   4R = 1.522個奇點為棄點,它與大樣本脫群。理論上絕無正常低阻值區雷害上升之理,這可能與防雷措施缺陷等因素有關;又R為工頻電阻值,若是高山遠方引外接地,則工頻電阻值低不能代表沖擊接地電阻值也是低;又年雷暴日數525d/a應分開討論,這些都是提高N值的因素; 
   5220/380V低壓和電子器件千米級海拔毫無意義,作者(劉繼)在西藏有4500m海拔成功實驗結果。
 相關系數γ≈0.7,因而雷擊事故率與接地電阻是正強相關。上述日本89個站的相關分析圖是粗略的,因為缺乏原始的數據和各個站點的防雷措施的說明,有許多不可比因素。我們認為R = 1.522個奇點為棄點,是根據我國的雷擊事故調查研究的經驗。微波站凡是不對外線進行屏蔽的、不用鐵管和電纜進出線的、不按等電位做內部聯結的、地線斷裂而又未及時修復的,這些站點都或早或晚要發生雷擊事故。最近許多人紛紛揚揚地討論反擊雷電流的危害,我們怎能隨意無需追求較低的接地電阻值呢?
形象思維與邏輯思維的結合 為了呈現事物的主要矛盾和發展變化的規律物理學界常用模型討論問題,模型常常忽略或排除某些影響事物的次要因素。好的物理教師善于用形象思維(模型)與邏輯思維(數學關系式)結合起來給人講道理,也要利用模型說話。物理學的內部分科表現在所選取的模型的不同,如集中參數電路與分布參數電路。在討論雷擊建筑物的脈沖過程時,我們假設建筑物為一完全導電的殼體,在高頻情況下由于趨膚效應此殼體內E≈0, Φ≈0。并不是像“21世紀防雷科技的物理概念問題一文中說的用了靜電學的物理概念[2]。在波動電磁學的理論中都用了這樣的假設。當我們建立了法拉第籠防雷理念以后搞清了主要的物理因素間的關系,還曾補充說明建筑物的法拉第籠是不完善的,并重點介紹了用鐵管穿線布線的辦法。文獻[5]更進一步用模擬試驗給我們做了明確地補充說明。
  雷電的波動過程要按分布參數電路規定來計算,它的理念與集中參數的電路完全不同,是不能用錯的?!冬F代防雷技術基礎》一書把彼德遜公式當做集中參數的電路來計算,從而得出研究iL(雷電流)與z(接地電阻)的相關性是值得鼓勵的一種很有價值的研究工作”[1]的怪論。彼德遜等值電路和計算公式是計算節點電壓變化用的,分布參數電路要按節點一步一步地算,算出每個節點上的通過電壓、入射電壓和反射電壓。他沒有理解經過多次反射按分布參數電路計算高阻抗避雷針上也要產生107- 108V的電壓。 

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本文來自:  http://www.damehaciendo.com

 

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