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触发闪电产生的地网地电位抬升及暂态效应

颜旭 张义军 杜赛 陈绍东 吕伟涛

颜旭, 张义军, 杜赛, 等. 触发闪电产生的地网地电位抬升及暂态效应. 应用气象学报, 2020, 31(2): 247-256. DOI: 10.11898/1001-7313.20200211..
引用本文: 颜旭, 张义军, 杜赛, 等. 触发闪电产生的地网地电位抬升及暂态效应. 应用气象学报, 2020, 31(2): 247-256. DOI: 10.11898/1001-7313.20200211.
Yan Xu, Zhang Yijun, Du Sai, et al. Ground potential rise and transient response of the grounding grid based on the triggered lightning. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(2): 247-256. DOI:  10.11898/1001-7313.20200211.
Citation: Yan Xu, Zhang Yijun, Du Sai, et al. Ground potential rise and transient response of the grounding grid based on the triggered lightning. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(2): 247-256. DOI:  10.11898/1001-7313.20200211.

触发闪电产生的地网地电位抬升及暂态效应

DOI: 10.11898/1001-7313.20200211
资助项目: 

中国气象科学研究院基本科研业务费专项 2018Z003

国家重点研究发展计划 2017YFC1501506

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题 2018LASW-B14

详细信息
    通信作者:

    颜旭, yanxu1982@126.com

Ground Potential Rise and Transient Response of the Grounding Grid Based on the Triggered Lightning

  • 摘要: 对2019年夏季广州市从化区3个雷暴过程中7次触发闪电过程的39次继后回击和10次M分量及其对应的地电位抬升(ground potential rise,GPR)电压数据进行统计分析。分析发现:39次继后回击对应的地电位抬升电压峰值几何平均值能达到-138.97 kV,且波形具有明显的次峰,次峰几何平均值为-90.09 kV,约为最大峰值的64.86%;继后回击引起的地电位抬升电压主要由雷电流泄放引起(相关系数为0.94),感应耦合作用相对较弱(相关系数为0.55),而M分量过程对应的地电位抬升电压则均由雷电流泄放引起(相关系数为0.99)。在雷电流瞬间冲击下,继后回击和M分量过程时的冲击接地电阻均小于工频接地电阻,M分量过程的冲击接地电阻平均值为12.02 Ω,继后回击过程为10.87 Ω。M分量半峰宽度可达毫秒量级,会使浪涌保护器长时间处于动作状态,极易引起浪涌保护器热崩溃损坏。
  • 图  1  试验现场布置

    Fig. 1  The schematic of experimental layout

    图  2  触发闪电T0611雷电流波形

    (a)T0611雷电流整体波形,(b)初始长连续电流过程波形,(c)M分量M1波形,(d)继后回击RS3

    Fig. 2  The current waveform of triggered lighting T0611

    (a)the current waveform of triggered lighting T0611, (b)the initial long continuous current of T0611, (c)M-components of T0611, (d)the return stroke of T0611

    图  3  触发闪电T0611的8次回击电流和对应的地网地电位抬升电压波形

    Fig. 3  Triggered lightning current and the corresponding GPR at grounding grid of return strokes RS1-RS8

    图  4  地电位抬升电压与对应的雷电流回击峰值(a)、陡度(b)和M分量(c)的线性拟合

    Fig. 4  Proportional fittings of GPR with return strokes(a), gradient(b) and M-components(c)

    表  1  触发闪电雷电流波形特征参数统计

    Table  1  Parameters of triggered lightning current

    特征参量 统计量 回击 M分量
    最小值 -5.61 -0.37
    雷电流峰值Ipeak/kA 最大值 -36.44 -1.77
    几何平均值 -12.78 -0.60
    最小值 0.14 67.70
    10%~90%上升时间t/μs 最大值 0.56 1946.29
    几何平均值 0.27 330.09
    最小值 2.56 106.00
    半峰宽度tHPW/μs 最大值 29.27 1141.78
    几何平均值 7.48 343.11
    最小值 16.40
    上升时间10%~90%之间的平均陡度G1/(kA·μs-1) 最大值 104.20
    几何平均值 38.46
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    表  2  雷电流引起的地电位抬升电压参数表

    Table  2  Parameters of GPR by triggered lightning current

    特征参量 统计量 回击引起的地电位抬升电压波形特征 M分量引起的地电位抬升电压波形特征
    最小值 -52.49 -4.28
    地电位抬升电压峰值Vpeak/kV 最大值 -321.05 -18.46
    几何平均值 -138.97 -7.18
    最小值 0.22 80.96
    10%~90%上升时间T/μs 最大值 0.73 2006.64
    几何平均值 0.29 403.99
    最小值 0.44 72.44
    半峰宽度THPW/μs 最大值 11.34 2031.49
    几何平均值 1.93 239.53
    最小值 125.17
    上升时间10%~90%之间的平均陡度G2/(kA·μs-1) 最大值 883.58
    几何平均值 379.22
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-08
  • 修回日期:  2019-12-25
  • 刊出日期:  2020-03-31

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