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主题:防雷设计 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-02-28

防雷设计论文范文

论文

目录

  1. 第一篇防雷设计论文范文参考:雷电脉冲对移动通信基站影响的研究
  2. 第二篇防雷设计论文样文:雷电先导分形模型及线路耐雷性能评估方法的研究
  3. 第三篇防雷设计论文范文模板:地面建筑物防雷系统中雷电效应研究
  4. 第四篇防雷设计论文范例:输电线路绕击耐雷性能的非线性解析分析模型及其在差异化防雷中的应用
  5. 第五篇防雷设计论文范文格式:雷电全时空监测系统在超高压电网应用中的关键技术研究

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第一篇防雷设计论文范文参考:雷电脉冲对移动通信基站影响的研究

雷电脉冲对移动通信基站的影响是当前雷电防护技术领域的研究热点问题.由于需要收发无线通信信号,移动通信基站往往建于空旷或地势较高的地区.这就使得基站铁塔容易遭受雷击.雷击基站铁塔时,塔体上的雷电流分布,基站接地网上的雷电流分布、入地电流分布和地电位升等问题是移动通信基站防雷能力和防雷设计的关键.此外,受雷击影响,天线电缆屏蔽层上产生的感应电流可造成误码.因电位分布而形成的屏蔽层与塔体之间的电压甚至可以击穿天线电缆,导致通信中断.然而,雷电是一种强电磁冲击现象,是时域电磁学问题;雷电防护又是工程实现性很强的技术.这就对防雷研究者提出了许多挑战性的课题和目标.

纯粹的理论研究方法很难直接指导实际防雷工程设计.本文是在服务于广东移动防雷设计研究中撰写的,更加偏重于实际防雷工程的需要.因此,本文从雷电放电电荷移动的角度出发,建立雷击基站铁塔的物理模型,并综合考虑了具体的地质条件、实际可能的雷击位置以及塔体与天线电缆之间不同的连接方式等情况研究上述问题,给出指导移动通信基站防雷设计的仿真数据.

本文的主要创新性在于,根据放电电荷的移动提出了由雷暴云、基站铁塔塔体、基站接地网、天线电缆以及无限远的大地构成的放电回路总体模型.分析了在防雷工程设计中采用等效电路模型的合理性,并建立了由基站铁塔塔体及接地网构成的“塔体—接地网”整体网络系统模型.在分析了雷击移动通信基站铁塔时的雷电流通道的基础上,逐一建立了基站铁塔塔体网络模型、基站接地网模型和天线电缆模型:

(1)建立了移动通信基站铁塔塔体钢材的时域电磁模型和基于实际建筑结构的塔体网络等效电路模型.仿真分析比较了雷击基站铁塔时各种条件对塔体上的雷电流分布的影响,研究了由塔体上的电流分布而产生的干扰特性,给出了基站铁塔塔体上的归一化雷电流分布,

(2)建立了基于实际建筑结构的基站接地网等效电路模型.仿真分析比较了雷击基站铁塔时各种条件对接地网上的入地电流分布的影响和由入地电流产生的地电位升特性,给出了接地网上的归一化雷电流分布,

(3)在分析并建立了雷电流影响移动通信基站的进入渠道以及雷电流对天线电缆产生的干扰作用模型的基础上,建立了基于天线电缆与塔体建筑结构关系的天线电缆等效电路模型.将该模型与“塔体—接地网”整体网络系统模型相结合,仿真分析比较了雷击基站铁塔时各种条件对天线电缆屏蔽层上的感应电流以及塔体与屏蔽层之间的电压产生的影响.并且,给出了各种条件下的基站铁塔冲击阻抗特性,通过综合量化分析提出了防雷设计建议.

第二篇防雷设计论文样文:雷电先导分形模型及线路耐雷性能评估方法的研究

近年来,随着我国交直流特高压线路相继投入运行,“西电东送,南北互供,全国联网”这一电力发展战略的实施得到不断深化,使得我国电网安全稳定运行的要求日益提高.而输电线路的雷击跳闸故障是影响电网安全供电的一个难题,如何提高电网的耐雷性能,减少输电线路的雷击跳闸次数,已成为保障我国电力网络安全运行的重要措施.面对当今电网快速的发展,输电线路雷害事故又显现出新的特点.一方面,与传统输电线路相比,超特高压输电线路具有高运行电压、大杆塔结构尺寸和长距离大跨越输电的特点,使得输电线路的雷击风险急剧提高.另一方面,由于各区域线路走廊地形地貌、雷电活动参数、电压运行等级以及各线路段结构参数有所不同,使得我国线路防雷问题及雷电防护需求呈现出明显的差异性.而国内外超特高压输电线路运行经验表明,由于线路的绝缘水平较高,绕击是造成线路雷击跳闸事故的主要原因.因此,开展输电线路雷电屏蔽模型及其耐雷性能评估方法的研究,综合考虑线路运行电压、雷电活动水平、地形地貌、杆塔结构等因素准确分析高压输电线路的绕击耐雷特性,对输电线路的防雷设计及雷击跳闸事故研究起至关重要的作用.目前虽然已有多种输电线路屏蔽模型及耐雷性能评估方法,但是如何有效描述雷击线路发展过程的概率统计特性及非标准雷电波下绝缘子串闪络特性等问题依然是线路绕击闪络率评估方法有待解决的研究难点.因此,本文从上述两个问题着手,以期找到一种更符合雷电绕击线路闪络过程的线路耐雷性能评估方法,为实施线路的绕击风险评估及绕击事故分析提供理论工具.

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基于对雷云放电过程的观测可知,雷电放电通道具有显著的分形特性.为此,本文从分形几何学出发,深入开展了自然雷云放电路径的分形特性以及雷电先导分形发展模拟方法的研究.为使模型所仿真的雷电先导路径与自然雷电先导传播特性相接近,本文利用盒维数法对不同分形参数η值下雷电模拟路径的分形维数进行计算,并依据自然雷电发展路径分形维数的变化范围对该参数进行了校正.同时采用模拟电荷法建立了雷击线路过程的动态电场计算模型,模型考虑了雷电先导分支、线路运行电压以及起始后的上行先导对雷电发展空间以及输电线路表面电场的影响.在此基础上,将雷电先导分形发展模拟方法应用到传统雷电先导发展模型中,建立了雷电先导分形模型.


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输电线路绝缘子串的雷击闪络特性对线路绕击耐雷性能评估起着至关重要的作用.而自然云地闪电的波形参数波动范围极大,使得雷电*形参数对线路绝缘子雷电冲击闪络特性的影响不可忽视.为此,本文利用电压积分法(The disruptiveeffect method,简称为DE法)对线路绝缘子串在不同雷电波下的伏秒特性变化规律及其在线路绕击耐雷性能分析中的应用进行了研究.本文分析了传统DE法不同模型参数组合对绝缘子串伏秒特性重构曲线的影响,并提出了一种新的DE参数选取方法使重构曲线更能反应实际绝缘子的伏秒特性分布规律.并通过与试验数据进行比对的方式,对该方法在不同雷电波下伏秒特性重构曲线的有效性进行了验证.

本文利用提出的雷电先导分形模型开展了输电线路的雷电屏蔽性能研究.研究结果表明,输电线路的侧面屏蔽失效区域呈现出概率分布的特性,其绕击概率与雷电流幅值以及侧面落雷距离相关.此外,首次提出了采用输电线路空间绕击概率曲线对输电线路的雷电屏蔽性能进行分析.研究结果表明:这种分析方法可以有效地反映出空间分布对输电线路雷击的影响,能够更准确地、全面地对雷击导线事故进行分析.与此同时,输电线路绕击闪络率的计算不仅与线路的雷电屏蔽性能相关,还与绝缘子串的闪络特性相关.因此,本文将雷电先导分形模型与改进DE法相结合,提出一种同时考虑雷电绕击概率统计特性及雷电波参数波动性的输电线路绕击闪络率评估方法.并通过雷击线路模拟试验研究以及现有的超特高压线路雷害运行数据对本文模型及其评估方法进行了验证.此外,本文还对多条目前运行的输电线路其绕击耐雷性能进行了评估,计算结果表明,我国的典型特高压输电线路其绕击率在0.14次/100km·,a以内,基本可满足线路运行的要求;而对于日本特高压同塔双回线路,由于其杆塔设计高度较高,且采用双回线路输电方式,绕击率达到了1.2635次/100km·,a.因此,还需采用其它防雷改进措施提高线路雷电屏蔽性能,降低线路绕击率.

第三篇防雷设计论文范文模板:地面建筑物防雷系统中雷电效应研究

近年来,由于现代建筑物的高度不断增加因此更容易受到雷击的侵害.当建筑物遭受直接雷击时,强大的雷电流自雷击点注入防雷系统,沿各分支导体传播,经接地体最终散入大地.在此暂态过程中,各分支导体上传播的雷电流将在建筑物内产生脉冲电磁场,危害电子设备的安全可靠运行;同时还会在各分支导体上产生热效应,影响建筑物钢筋框架结构的稳定性,并且在接地体周围的地面上产生电位抬高,危及地面活动人员的人身安全.因此,本文旨在对高层建筑物遭受雷击情况下的电磁效应和热效应进行仿真分析和计算,为建筑物的防雷设计提供可信的依据,从而降低建筑物的雷害损失.

针对建筑物多导体系统构成的大规模电网络的雷电暂态求解,本文提出了一种降阶模型.该模型基于Arnoldi算法,计算该电网络的全等变换矩阵.通过建立多导体系统的状态方程,求出等效网络的传递函数.最后运用拉普拉斯反变换和卷积定理,求出多导体系统在时域下的暂态响应.根据以上算法,本文计算了实际建筑物的雷电暂态响应,并且将计算结果与运用未降阶电路法和有限差分法得出的结果进行对比,同时还考察了雷电流波形、电磁耦合、计算步长、分段长度等因素对暂态响应的影响,并进行了缩减尺寸钢筋框架模型的雷击模拟试验.

从计算得出的防雷系统中各分支导体的暂态电流响应入手,推导出在计及和不计集肤效应这两种情况下导体温升的计算公式;分析了不同雷电流幅值和波形、导体横截面积、不同金属材料对导体温升的影响,开展了导体在冲击电流作用下的温升测量试验.

基于麦克斯韦方程组,本文采用混合法,推导出建筑物室内空间任意一点处的暂态电场和磁场的时域计算公式,通过对时间和空间的离散化处理,得出了电场和磁场的数值解法.在求得室内电磁场分布的基础上,运用两线传输线模型求出线路电涌感应过电压.通过确定室内电源线路电涌过电压水平,并设计出了配套的电涌保护器电路.

本文根据接地体等效电路,建立了接地网暂态计算模型,求出各接地体暂态响应,并运用积分法计算地面电位分布.其次,运用网络分割法建立人体集总参数等效电路模型,并且给出了人体各主要部分电气参数的计算公式,定量地计算了流过人体的暂态电流和能量.最后考察了不同雷电流幅值、不同雷电流波形以及人站在不同位置时对跨步电压和人体电流的影响.

第四篇防雷设计论文范例:输电线路绕击耐雷性能的非线性解析分析模型及其在差异化防雷中的应用

我国的超高压输电线路已投产运行多年,运行经验表明,雷电绕击跳闸一直是困扰超高压输电线路安全运行的重要因素之一.作为目前我国电网中常见的输电线路电压等级,超高压输电线路的稳定运行是电网持续可靠供电的基础.在超高压输电线路防雷设计和改造工作中,为了使得防雷工作有针对性的开展,需要采用合适的绕击耐雷分析模型对输电线路的绕击耐雷情况进行估计.因此,超高压输电线路的绕击耐雷性能评估研究一直受到了各国学者的广泛关注.

长期以来,由于雷电监测技术、线路参数提取技术等的限制,同一条线路在绕击耐雷性能评估中的各类参数往往相对固定.这种计算方式能够整体反映出输电线路的绕击耐雷水平,为当前超高压输电线路的绕击耐雷性能评估做出了巨大贡献.但由于防雷工作中跳闸往往发生于线路防雷最为薄弱的环节.因此,提出了针对不同线路参数、不同线路走廊特征的“差异化”防雷思想,而“精准的”线路绕击耐雷分析是实现差异化防雷的基础.目前,国内外已有大量学者开展了此类将雷电参数、线路参数、走廊参数等精细化的差异化绕击耐雷性能评估方法研究.

本文中,基于各类差异化绕击耐雷性能分析模型,对模型中涉及的关键方法进行了充分的研究,并对限制差异化绕击耐雷性能评估的关键模型进行了改进,建立了适用于工程应用的超高压输电线路的差异化绕击耐雷性能评估模型.

考虑到差异化绕击耐雷性能评估对地闪密度空间精度要求较高的需求,分析了目前经典网格法在基于雷电定位数据的高空间精度地闪密度统计中的不足,认为由于经典网格法在空间精度和统计数据可靠性上不能兼顾,难以直接用于高空间精度的地闪密度统计,并以经典网格法为基础提出了一种新的地闪密度统计方法,即邻域网格法.邻域网格法将网格与统计区域分离,使得其在地闪密度统计时,能不受网格减小而带来的统计结果不可靠的约束.文中从地闪数据量和定位误差两个角度分别采用仿真和理论分析方法对比了这两种网格法在地闪密度统计时的优缺点.结果表明:在网格较大时,经典网格法和本文提出的邻域网格法均能得到较为可靠的结果;而在网格较小时,邻域网格法依然能得到较为可靠的结果而经典网格法可靠性大幅降低.同样,重庆市内的实际地闪密度统计结果也印证了这个结论.进而,基于邻域网格法统计了空间精度为0.01°,×,0.01°,的重庆市高空间精度地闪密度图.

相关研究表明,超高压输电线路建议采用先导发展模型(LPM)进行绕击风险分析.先导发展模型在计算时能较为完整地反映出雷电绕击超高压输电线路的整个过程,但其计算量巨大、计算耗时较长,限制了其在差异化绕击耐雷性能分析研究和工程中的应用.

本文分析了影响先导发展模型应用的关键因素,认为上下行先导发展是造成模拟工作量巨大的核心因素之一.因此,基于目前先导发展模型中广泛应用的Rizk上下行先导发展方向假设,建立了描述上下行先导发展方向的微分方程控制模型,并进一步将该微分方程模型通过解析求解的方式转化为一组单自变量的非线性方程组,该非线性方程组可以将上下行先导头部的发展轨迹完整地表示出来.验证实验表明:该组方程准确地表达了Rizk关于上下行先导发展方向的假设,可在实际先导发展模型计算机实现中代替传统数值模拟方法.

通过把雷击地面物体的过程分为两个关键步骤,即文中的下行先导一级定位点和二级定位点,将复杂的数值模拟先导发展模型过程简化为求解一级定位点和二级定位点非线性方程组的非线性解析分析模型.基于线性递减下行先导通道电荷密度假设,使用模拟电荷法建立了空间电位非线性计算模型,使用该非线性计算模型,可以快速地确定线路上行先导起始时下行先导的一级定位点.采用文中得到的上下行先导发展方向非线性计算模型,结合空间电位的非线性计算模型及上行先导压降模型,建立了下行先导二级定位点非线性计算模型.因此,通过比较地面导线或避雷线上及大地对应的不同二级定位点,可以较为快捷地得到雷击发生点.导线吸引半径对比结果表明:本文先导发展模型与Dellera-Garbagnati等模型获得的导线吸引半径较为吻合,验证了本文非线性解析先导发展模型的合理性.

进一步研究了输电线路多导线情况下先导发展模型的非线性解析分析模型,并结合前文提出的高空间精度地闪密度统计模型,使用目前最新的全球高程模型ASTER GDEM,建立了适合超高压输电线路的绕击耐雷性能分析模型.并结合重庆地区地闪密度分析结果对某500kV输电线路绕击耐雷性能进行了差异化评估.

第五篇防雷设计论文范文格式:雷电全时空监测系统在超高压电网应用中的关键技术研究

超高压输电线路输送容量大、分布广且常作为地区电网的主干线路,其安全可靠的运行对实现“西电东送,南北互供,全国联网”的电力发展战略尤为重要,研究表明,雷击目前仍是威胁输电线路正常运行的主要因素,特别是超高压输电线路,雷击跳闸率常年位于各类跳闸率首位,虽然国内外学者已对超高压输电线路雷电防护问题进行了多年研究,但输电线路雷害事故仍居高不下.

本文针对目前超高压输电线路雷害严重的问题,采用雷电监测系统、多普勒天气雷达、电力系统过电压在线监测系统等设备,在分析研究雷电活动参数和规律的基础上,结合输电线路反击和绕击耐雷性能计算的规程原理,基于最优化、人工神经网络等数学方法,搭建了一个较为完整的超高压输电线路雷电全时空监测防护系统,并针对雷电全时空监测防护系统中涉及到的关键问题,开展了雷击前的超高压输电线路走廊优化选择、雷暴中的超高压输电线路雷电预警及雷击后的雷电过电压识别等研究.

在雷电活动参数统计方面,以重庆市为例,使用雷电定位数据,基于经典的网格统计方法,分析研究了与输电线路防雷紧密相关的主要雷电参数,如雷电日、地闪密度、雷电流幅值累计概率分布等,在雷电规律研究方面,使用了变异系数法和Allan因子对地闪发生间的关联性进行了研究.重庆市雷电活动参数区域差异性较为显著,地闪呈现出了较为明显的关联性特征.

使用网格化后的雷电参数改进了传统规程法中输电线路耐雷性能评估中的相关计算方法,使之更加适应于采用实际雷电定位数据进行输电线路耐雷水平评估的要求,建立起了使用雷电定位数据的超高压输电线路耐雷性能评估模型,研究得知该模型与规程法中相关计算方法保持了高度的一致.

运用最优化和图论中Dijkstra优化理论,提出了超高压输电线路走廊选择的优化设计算法,该算法从线路期望雷击跳闸数最小这一方面进行了考虑,能较为快捷、准确地找到从输电线路起点到终点的最短线路路径,以重庆电网某超高压输电线路为例,证实了该模型在输电线路走廊优化选择的可行性和较传统人工选线的优越性,并对实现输电线路的差异化防雷设计奠定了基础.

使用多普勒天气雷达,在分析研究目前各类雷云识别、跟踪和预测算法的优劣的基础上,针对雷云可能出现的非线性运动情况,利用BP神经网络对SCIT算法中单纯使用线性外推法预测雷云运动进行了改进,使得其更适应于雷云的非线性运动的情况,并借鉴超高压输电线路耐雷评估模型,结合重庆市内雷电活动实际统计参数,构建了超高压输电线路的雷电预警模型,该模型在重庆电网某条超高压输电线路模拟运行预警实验中,取得了较好的效果.

在对几种不同类型的雷电过电压进行分析研究的基础上,采用希尔伯特-黄(HHT)算法作为信号分析计算方法,提出了6种过电压识别特征量,并采用这些特征量,基于支撑向量机(SVM)方法,对雷电过电压进行识别,提出了雷电过电压HHT-SVM识别方法,经过大量实例数据验证,该模型能够达到92.8%的识别准确度,具有较高的应用价值.

另外,本文研究的超高压输电线路雷电全时空监护防护系统及涉及到的关键技术具有普遍适用性,可方便地应用于各个省市的电网安全运行保障体系中.

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防雷设计引用文献:

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[3] 防雷设计论文大纲模板 防雷设计论文框架如何写
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