2018S-66-金属柱体雷电间接效应的回路导体仿真分析
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-1-DO-160G规定的雷电间接效应试验波形和电平等级DO-160G的第22节“雷电感应瞬变敏感度”规定了设备级的雷电间接效应试验,该试验通过模拟雷电感应产生的瞬态信号,验证设备耐受雷击间接效应的能力。雷电感应瞬态敏感度试验由插针注入试验和线缆束试验组成,其中插针注入试验将瞬态波形直接施加到EUT连接器插针,用于评估EUT接口电路的抗损坏能力;线缆束试验将单次回击、多重回击和多重脉冲组波形施加到EUT线缆上,用于评估EUT抗瞬态干扰能力,同时也可在一定程度上评估EUT接口电路的抗损坏能力。1.试验波形雷电感应瞬态敏感度试验采用单次回击波形、多重回击波形、多重脉冲组波形。单次回击波形包括电流波形1、电压波形2、电流/电压波形3、电压波形4、以及电流/电压波形5A、5B,其波形分别如图1~图5所示。多重回击波形由一个瞬态信号波形及随后的13个瞬态信号波形组成,第一个瞬态信号波形峰值是随后13个瞬态信号波形峰值的两倍,其波形如图6所示。多重脉冲组波形由三组各含有20个脉冲的瞬态波形组成,单个脉冲为电流/电压波形3如图3所示或电流波形6如图7所示,多重脉冲组波形如图8所示。标准规定了三种波形施加方式:单次回击、多重回击、多重脉冲组。a)单次回击是指一次施加单个瞬态信号,试验时至少连续施加10个单独的瞬态信号。施加的各瞬态信号之间的最大时间间隔不超过1min;b)多重回击则是模拟飞机在遭受雷击时,在首次回击后跟有多次后续回击的情况。线缆束单次回击试验可与多重回击试验合并进行。在这种情况下,多重回击试验的第一个瞬态信号试验电平用单次回击试验电平代替。试验时至少施加10组瞬态信号,同时监视EUT工作状态。各个多重回击瞬态信号之间的最大时间间隔应不超过5min;c)多重脉冲组主要是模拟一次雷电放电过程中随机出现的高上升率脉冲,这些脉冲分布在雷击放电的各电流分量之间,尽管它们不太可能对飞机
(1.空装驻济南军事代表室,济南 250023;2.航空工业济南特种结构研究所,济南 250023;3.高性能电磁窗航空科技重点实验室,济南250023)
摘要:纽扣式分流条是目前雷达罩常用的一种雷电防护方式,主要通过形成等离子体通道,完成雷电流的泻放。等离子体通道的形成和发展过程涉及到电、磁、力、热等多物理场的耦合作用,本文针对雷电试验中分流条的击穿和发展特性开展研究,基于磁流体放电理论和间隙放电机理,得出一种基于间隙放电特征的分流条等离子体通道的仿真建模方法,可对不同金属纽扣数量的分流条击穿过程进行瞬态模拟,并获得高压雷电环境下的分流条击穿多物理场分布特征和多物理场数据。
关键字:间隙放电机理、纽扣式分流条、雷电防护
1 引言
针对非导电复合材料的雷电防护,通常有在表面进行金属化处理、布置防雷击分流条等措施。但是对于雷达罩而言,因其透波功能需求,应尽量避免雷电防护措施对其透波功能的影响,而表面金属化处理严重影响雷达罩透波性能,故优先考虑罩体表面布置防雷击分流条的雷电防护方式[1]。目前的雷达罩雷电防护用的防雷击分流条主要有箔式分流条、金属粉末式分流条、金属分流条和纽扣式(分段式)分流条几种型式。箔式分流条和金属分流条原理类似,利用金属导电性传导雷电流[2],但由于对电性能影响较大,不适用于性能要求高的军用飞机雷达天线罩;金属粉末式分流条环境适应性非常差,应用也非常少[3];现在应用最多的是纽扣式分流条,几种常见的纽扣式分流条如图1所示。本文针对基于磁流体放电理论和间隙放电机理,对不同金属纽扣数量的分流条等离子通道形成和发展进行了仿真分析。
图1 几种常见的纽扣式分流条结构
2 概述 纽扣式分流条工作的本质为利用间隙放电形成的等离子体弧道传导电流,金属纽扣之间的空气间隙在强电场作用下发生空气电离,从而形成等离子体通道,实现雷电流的泄放。因此研究纽扣分流条间隙击穿特性之前需要先研究纽扣间隙放电的电离特性。
一种典型的架空线路雷电感应过电压计算方法
发表时间:2018-06-25T17:07:12.067Z 来源:《电力设备》2018年第3期 作者: 张力
[导读] 摘要:架空线路的雷电防护是一项复杂的系统工程。
(合肥航太电物理技术有限公司 安徽合肥 230031)
摘要:架空线路的雷电防护是一项复杂的系统工程。本文针对雷电干扰的特点、规律和架空配电线路的工作模式,简述了架空线路雷电感应现象,分析了架空线路雷电感应过电压及其典型影响因素,开展了基于雷电电气-几何模型的架空线路雷电感应过电压计算,获得了
遭遇雷击的物体高度和该物体诱发的上升先导对雷电感应过电压的影响规律,对于其他电力系统的雷电防护设计具有指导意义。
关键词:架空线路;雷电感应;过电压计算
0 引言
雷电导致的架空配电线路故障是危害配电网安全稳定提供电力的主要原因之一。雷电易击中架空线路周围的土地或者建筑物产生雷电感应过电压,而架空线路的装置高度低、绝缘性弱、容易导电,这是造成架空线路雷电故障的主要原因,占其雷击故障概率的 90%以上。
我国开展了一系列的工作来应对配电线易被雷击中的问题,由于雷电感应过电压的基础理论研究滞后,导致研究效果并不理想。研究雷电
过电压的计算过程、分析其的特殊性质,有助于优化架空配电设备的雷电防护方案,提高配电网在雷雨天稳定安全的供电能力。
1 架空线路雷电感应现象
雷电是常见的一种自然现象,并且具有强大的自然破坏力量。放电发生在雷云与大地之间时就会引发磁场改变,从而引起架空线路过电压。
雷击大地或建筑物时,雷电率先中和一部分电荷,使其成为电中性,这部分电荷起先位于先导通道中,这个步骤称为主放电。由于主放电的速率有限,导线上原先由静电感应而被约束不能自由移动电荷的被逐步解放。假设先导通道中全部的电荷被瞬时中和,那么刹那间
产生的雷电流I将向无穷大方向发展。在主放电进程中,导线能产生数值非常大的过电压,这是因为在雷电电荷被中和的进程中,同时会产
第27卷第8期 2015年8月 强 激 光 与 粒 子 束 HIGH POWER LASER AND PARTICI E BEAMS Vo1.27,No.8 Aug.,2015
直升机雷电间接效应数值仿真
黄立洋 , 陈晓宁 , 郭 飞 , 张 彬 , 陈 鹏
(1.解放军理工大学国防工程学院,南京210007; 2.解放军理工大学电磁环境与电光工程国家级重点实验室,南京210007)
摘 要: 为了提高直升机对雷电的防护能力,根据标准SAE-ARP5416A规定的试验方法在基于传输线 矩阵法的CST Microwave Studio中搭建仿真环境,对“黑鹰”直升机采用注入大电流的方法来分析其遭遇雷击 时的间接效应。分析了在不同雷电流路径下,直升机机体外部以及机体内部重点舱室的电磁场分布情况,同时 对机体内部线缆耦合情况进行了分析。仿真结果表明:在不具备开展整机直升机雷电间接效应试验的条件下, 该方法能够对直升机遭遇雷击时的间接效应进行有效分析,进而指导直升机的防雷设计。 关键词:直升机;雷电间接效应;传输线矩阵法;数值仿真 中图分类号: V242.1 文献标志码: A doi:10.11884/HPLPB201527.083205
雷电对飞机的影响分为直接效应和间接效应l_1]:直接效应表现为雷电对飞机击中点的物理损坏,包括在飞
机金属蒙皮上烧蚀孔洞、非金属材料击穿等;间接效应表现为飞机遭受雷击时,雷电在放电过程中产生上升时 间快、持续时间短的大电流脉冲,同时会产生很强的瞬态电磁场l2 ,这种峰值很高的电磁场和电流脉冲会干扰 或损害飞机的航电系统 。传统飞机结构多以金属为主,根据“法拉第笼”原理_6],机身会对内部设备提供屏蔽 保护作用。随着飞机制造技术的不断发展,大量复合材料逐步取代传统金属材料,提升飞机性能的同时也降低 了对电磁干扰的防护能力,并且与飞行安全相关的航电设备内部电子器件对耦合的电磁干扰更加敏感r7]。因