雷击时地下空间电磁场与负载感应电磁场的仿真计算

随着高新电子技术的迅猛发展,雷电电磁辐射给人们的生产生活造成的危害越来越大。为了分析雷电电磁辐射的危害,基于MTLE雷电回击模型,以及北京地区实测雷电流波形,采用三维时域有限差分(FDTD)方法,计算了雷击时地下空间中的电磁场,并对线缆终端负载进行了雷电电磁耦合,计算了负载上的雷电感应电压和感应电流。计算结果表明,土壤对雷电电磁场的屏蔽并不彻底,地下空间仍需要进行防雷设计;线缆终端负载上感应的电压和电流峰值可达数百千伏和数百安培,并且其数值随雷电波波头时间的减小而增大,对当前大多数自动化系统危害严重。     

火力发电建设项目金属管道法兰跨接问题探讨

火力发电建设项目氢气、液氨(氨气)、燃油等系统存在氢、氨、柴油等危险化学品,一旦发生雷击或静电打火,可引发火灾爆炸。针对部分建设项目法兰跨接设置不当,给项目安全运行带来隐患的情况,结合火力发电建设项目实际,对雷电和静电的危害及法兰的存在对雷电和静电危害造成的影响进行了分析,并根据相关标准对建设项目法兰跨接常见问题进行了探讨。金属管道系统是雷电电流泄放及静电释放的通道,减小管道系统电阻可以降低雷击或静电打火风险,金属管道法兰跨接是防雷防静电的有效措施,相关单位应严格按照标准要求对法兰设置跨接,确保管道系统的电流导通性,防止雷电和静电引发火灾爆炸事故。     

电网低压运行的危害及对策

1对用电设备的影响和危害 （1）感应电动机 理论分析表明感应电动机的起动转矩、最大转矩、最大过负荷能力都与电压的平方成正比：起动电流与电压成正比；转差率与电压的平方成反比。例如：当电动机的实际电压为额定电压的90％时，起动转矩、最大转矩、最大过负荷能力减少19茗，起动电流降低10%-12％，由于转差率增加20％-30％，造成转速下降，满负荷温升增加6～7℃。也就是说，当感应电动机的实际电压低于名牌额定电压时，将会引起转矩急剧减小，转速降低和满负荷运行中温升增高，加速绝缘老化，甚至烧坏电动机，电压低还会使感应电动机起动困难甚至无法起动。     

高次谐波下动车组车顶避雷器故障机制研究

为防止高速动车组车顶避雷器在高次谐波电压作用下发生故障而对铁路安全运行造成危害,通过试验来探究其故障机制。首先对动车组车顶避雷器进行高频耐压试验;然后研究谐波电压对避雷器泄漏电流幅值与相角的影响特征;最后基于试验数据,结合Matlab和Simulink仿真平台,建立避雷器高频等效电路模型。结果表明:在7～61次谐波电压下,随谐波电压频率增加,避雷器泄漏电流幅值线性增加,相位减小,阻性电流占比增大,避雷器消耗的有功功率明显增加;高频电压会使避雷器内部短时间内产生大量热量,最终超过其耐热极限而发生热崩溃故障;改善电能质量有助于预防此类事故发生。     

典型工频设备电磁场分布及安全防护对策

为有效预防电磁辐射对人体的危害,用频谱分析仪监测一个110 k V变电站和一个笔记本电脑的电场和磁场强度,分析典型工频设备电磁场的空间分布,评价电磁场对人体的影响,并提出相应的安全防护对策。研究结果表明:主变压器西侧的电场强度较强,并随距离增加而增大,但增大趋势逐渐变缓;磁场强度最强区分布在主变压器南侧,在该方向上呈现先增大后减小的规律。电源柜正对方位上的电场强度随距离呈幂指数衰减;磁场强度随距离呈对数衰减。而笔记本电脑的电磁场较强区分布在其前后方10 cm范围内,在该范围外均随距离增加而减小。长期处在电磁辐射环境中的工作人员应采取必要的安全防护措施,以免危害健康。     

一种细水雾喷雾除尘装置除尘性能影响因素数值模拟

为探究细水雾喷雾除尘参数对除尘性能的影响，构建欧拉气相-欧拉粉尘-离散雾滴相耦合的3相流计算模型，同时考虑除尘过程中雾滴蒸发的影响，在气液固3相耦合基础上加入蒸发模型。将建立的模型与文献中的试验数据进行对比校验，数据偏差在15%内，表明所建模型可靠。基于建立的模型，开展了雾滴粒径、雾滴速度、尘域环境温度、风机风速等参数对除尘性能影响的模拟研究。结果表明：1)在模拟范围内，考虑雾滴蒸发综合作用影响下，较大雾滴粒径时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而增大，当雾滴粒径小于20μm时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而减小；2)喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而增大，但当雾滴速度增加到25 m/s以上时，喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而减小；3)喷雾除尘效率随尘域环境温度的升高而下降；4)喷雾除尘效率随风机风速的升高而下降。研究结果可为细水雾喷雾除尘装置的设计与使用提供理论参考。     

受载复合煤岩变形破裂电磁辐射中频信号规律试验研究

采用自主研制的电磁辐射采集系统,深入研究受载复合煤岩变形破裂电磁辐射中频信号特性。在前置部分的天线和电缆之间加入巴伦,把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断,减小信号的传输损耗,提取电磁辐射信号,分析其在加载各个阶段的分布规律和特征。结果表明:复合煤岩受载破裂释放的电磁辐射能量主要集中于500 kHz～1 MHz中频段,电磁辐射信号整体与应力相关性较高,相关系数大于0.8。     

安全监控系统的防雷技术研究

雷电对安全监控系统的电子设备是非常有害的，所以必须对其进行防御。为了科学系统地设计安全监控系统的防雷方案，本文从电磁兼容的角度对雷击种类及其破坏机理的分析，掌握了雷电的耦合途径及防雷关键所在，从切断电磁耦合途径的思路入手对安全监控系统的防雷技术进行了分析与设计。利用避雷针、避雷器及屏蔽接地等方法对安全监控系统的雷击防护进行了设计，经工程实践证明本文的避雷措施是行之有效的。     

超音速气动液滴荷电雾化及降尘性能试验研究*

为探究煤炭生产过程中呼吸性粉尘难以捕捉且对人体造成伤害的问题,提出超音速水雾荷电降尘技术。基于荷电雾化机理,研究电极环直径、电极间距、电压3因素对超音速气动液滴荷电、雾化效果的影响。利用网状目标法测量雾滴群电流并计算荷质比,采用SPSS软件分析3因素与雾滴荷质比之间的相关性,并用激光粒度仪测量雾滴粒径。最后,采用最优荷电雾化参数进行喷雾降尘试验。研究结果表明:各因素对荷电效果的影响次序为:电压>电极间距>电极环直径;雾滴粒径随电压的升高而减小,随电极间距的增大先增大后减小,随电极环直径的增大先减小后增大;当电压12 kV,电极间距2.5 cm,电极环直径6 cm时,超音速荷电水雾降尘效果最佳,与普通水雾降尘相比,全尘降尘效率提高12.4%,呼尘降尘效率提高49.6%。     

基站动力环境集中监控系统的雷电防护

雷击是造成电子产品损坏的主要自然灾害，本文在对基站动力环境监控系统雷电危害的特点进行分析的基础上，对基站动力环境监控系统雷电危害的引入途径进行了深入的分析，提出了相应的防护措施。     

水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道危害影响分析

为分析水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道产生的暂态电磁干扰危害,通过EMTP软件建立水平接地极和埋地管道模型,考虑水平接地极与管道间的感性耦合和阻性耦合,采用多元回归分析法讨论土壤电阻率、水平接地极与管道间距、管道埋深、雷电流幅值等因素对管道防腐层感应电压的影响,最后讨论感应电流对管道腐蚀的影响。结果表明:离雷电流注入点越远,管道防腐层感应电流和感应电压幅值越低;感应电压受土壤电阻率、水平接地极与管道水平间距、管道埋深、雷电流幅值等因素影响明显,与土壤电阻率和雷电流幅值呈正相关,与管道埋深和水平接地极与管道水平间距呈负相关;土壤电阻率对管道腐蚀程度影响较大,土壤电阻率越低,管道腐蚀越严重;为保护防腐层和管道安全,水平接地极与管道间需保持一定安全距离。     

具有变频器的矿井低压漏电保护研究

为了解决移动变电站低压侧为变频器供电时漏电保护装置误动的问题，提出了基于傅式算法的附加直流原理漏电保护新方法。通过理论分析和MATLAB/Simulink仿真，研究了具有变频器的矿井低压供电系统附加直流原理漏电保护，提出由傅式算法分解出采样电压直流分量以反映电缆绝缘水平的保护方法；同时分析了其他因素对直流分量的影响。研究结果表明:变频器对传统附加直流保护整定值有较大影响，易造成漏电保护装置误动且无法实现电缆的在线绝缘监测；所提出的直流分量法能准确测量电缆对地绝缘电阻，且可消除电缆分布电容、变频器载波频率、变频器输出频率等其他因素的干扰；采用该漏电保护方法，可承受变频器投入时对采样电压造成的较大冲击，不必在启动期间解除漏电保护装置，能够消除在此期间存在的人身触电安全隐患。     

建筑塔吊临近通讯发射源及雷电感应高压电防护研究

针对塔吊的形状及结构常使其受电台电磁辐射和雷电的影响而感应高压电,创新介绍利用电路模型计算塔吊感应电压和分析感应雷过电压特点,独创性提出制作等电位圈避雷器和建立一种建筑塔吊的多频率接地装置,很好地解决了建筑塔吊因雷电和电磁波辐射感应高压电而难于防护的棘手问题,提高了建筑塔吊在雷电及电台电磁辐射环境中工作的安全性和可靠性。     

500 kV单回线路与油气管道安全相对位置研究*

为解决交流输电线路对油气管道电磁日益突出的干扰问题,减少电磁干扰带来的危害,针对500 kV单回线路,在电磁暂态仿真软件中建立线路与油气管道模型,综合我国现行关于管道受电磁干扰的安全标准,计算得到线路稳态和暂态时,不同土壤电阻率下线路与管道的安全相对位置。研究结果表明:线路稳态时,随着管道长度增加需增大两者交叉跨越角度或并行安全间距,当管道交叉跨越段长度超过20 km或并行段长度超过25 km时,所需交叉跨越角度或并行安全间距趋于稳定;线路单相短路故障时,不可忽略感性耦合影响。当土壤电阻率不超过50 Ω·m,该工况并行安全间距要求小于线路稳态工况,当土壤电阻率大于等于100 Ω·m,该工况并行安全间距要求更高;线路雷击工况时,当土壤电阻率不超过50 Ω·m,线路与管道无安全间距要求,当土壤电阻率为100,200,500 Ω·m时,安全间距分别为8.9,19.8,50.9 m,且管道并行段长度对安全间距几乎无影响。研究结果可为拟建管道工程设计提供参考。     

贫数据条件下海底电缆故障概率评估方法*

为解决贫数据引起海底电缆失效概率评估的不确定性影响,实施有效的海底电缆故障风险管理,提出1种耦合模糊集理论、层次贝叶斯分析（HBA）和贝叶斯网络的海底电缆失效概率评估方法,识别海底电缆失效致因因素,梳理各因素之间的关联关系,并采用贝叶斯网络(BN)构建海底电缆失效模型;根据数据源特点将电缆失效因素分为数据完全缺失和具有稀少的先兆数据,采用模糊集理论(FST)计算完全没有可用数据的失效致因发生概率,通过HBA估计有稀少数据失效致因的发生概率;以失效致因发生概率为输入,通过贝叶斯网络实现海底电缆失效概率的动态评估。研究结果表明:FST-HBA-BN方法可以解决基本风险因素的数据稀缺问题,量化评估海底电缆失效概率,研究结果可为贫数据条件下的电缆失效风险管理提供支撑。     

过载、破损及老化风险场景的单芯PVC电缆温升研究*

为研究多风险耦合场景下单芯PVC电缆温升问题,基于传热学理论建立电缆温升方程及热平衡函数,设计过载、破损和老化风险场景的PVC电缆温升试验,测量并分析电缆温升趋势,提出电缆温升数据的稳健拟合方法,并拟合过载、破损-过载、老化-过载及破损-老化-过载组合风险耦合场景下的电缆平衡温升方程。研究结果表明:过载是电缆温升的主要风险因素,破损和老化风险可通过改变传热条件进一步影响电缆温升,量化了耦合风险下单芯PVC电缆的温升规律。研究结果可为电缆内因火灾预警和防控提供参考。     

橇装式 LNG 汽车加气站防雷安全研究

橇装式LNG汽车加气站作为新型加气站的一种,其一旦发生雷击并引发火灾或爆炸将造成不可估量的损失,因此橇装式LNG汽车加气站的防雷安全十分重要。在结合橇装式LNG汽车加气站所处环境及其系统特点,雷电对其破坏机理和途径,分析了造成雷电灾害因子。通过计算分析,运用ADBSGP现代综合防雷技术从防直击雷、防闪电感应、防雷击电磁脉冲等方面入手,提出了安装外部防雷装置、采用防雷等电位连接技术作为防闪电感应措施,采取屏蔽和安装SPD作为防雷击空间电磁场和闪电电涌侵入措施。     

轻质油品罐区流淌火灾发展特征和危害研究

为了研究罐区储运过程中发生泄漏导致的流淌火事故,设计并搭建了流淌火燃烧试验平台。采用流淌火燃烧试验平台和CFD数值计算2种方法研究了汽油流淌燃烧特性,对比分析表明,流淌火实体试验与CFD数值计算的结果误差在可接受范围内。基于上述结论,以防火堤内储存汽油的4个2 000 m3汽油储罐罐组为研究对象,模拟计算输油管道泄漏至防火堤内引发流淌性火灾的危害特性,得到了流淌火灾蔓延发展过程以及流淌面积、温度场等特征参数的变化规律。研究结果表明:泄漏速率保持不变时,流淌面积逐渐增大直至趋于稳定,其增长速率不断减小;流淌火发展至稳定燃烧阶段时,临近储罐被火焰包围,其中高度为5 m处的罐壁温度和辐射强度最大,温度在1 300 ℃左右波动,辐射强度稳定在500 kW/m2左右。     

基于改进PWM控制的电网运行安全调制策略研究*

为了提高电网运行抗负载扰动能力和空载能力,提出基于改进PWM控制的电网运行安全调制策略。首先,分析电网不平衡的实际情况,再采用三相PWM整流器负序电压不平衡控制策略,获取电网不对称时PWM整流器不平衡单周控制数学模型,保障电网电压滤除零序电压后的分量;利用改进功率平衡控制策略,在原有控制算法上加入负载电流前馈,解决采样延时对电流内环的响应速度造成影响导致的控制性能不佳,优化控制结果,实现电网运行安全调制。研究结果表明:所研究策略能够实现电网电压不平衡状态下的电网运行安全调制,并且具有良好的抗负载扰动能力和空载能力。