雷云放电的重复性是雷电放电机理的重要性质-社

发布时间:2018-02-08 10:32 　 浏览次数：

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上世纪30年代，美国的B.F.J.Schonland(舍恩莱德)和M.M.C.Collens(科伦斯)利用C.V Boys（博依斯）发明的B门旋转摄影机，于1934年、1935年、1938年在南非的约翰内斯堡郊区多次获得雷云对地放电的照片，经过对数百张反转玻璃负片分析，得出雷云放电多重性的结论（由于雷云中有数个电荷中心，雷云导电性能不好，因此多个电荷中心放电有时间差），照片表明，一次雷击，雷云至少放电3次，最多可以放电42次。每次放电间隔为0.6ms至0.88ms。美国在IEEE的文件和标准中说明，GE公司在电力输电线检测到的雷电全部都是多个间歇雷电电磁脉冲波。美国AT&T(电报电话公司)等公司在北美通信和数据线上获取雷电检测波说明，线上检测出的都是多次雷电电磁脉冲波。线路上出现多脉冲现象早就是科学家的共识。

研究大气物理学后，人们还发现，虽然雷云放电有多重性，但是，雷云的多个放电不会第二次击中地面的同一点，几个雷击点间总有地理上的距离。铁路编组站多次观察到，一次雷云放电时总是出现一片雷击点，正好说明“一次雷云放电，不会向同一地点放二次电”。

但是在架空明线上，则可能同一次放电，多次击中线条的各个点上，与铁路编组站观察到的2部位前一次雷过程，雷击点呈线性或片性分布相同。同时，在架空明线线条上传输的不但有线路沿线的直击雷，还有静电感应和线路附近雷闪的电磁感应雷电脉冲。所以线条上观察到的一定是多个雷电电磁脉冲。美国数家通信公司对地下电缆传输线也进行了观测，其观察结果可以在IEEE C62.41.1的附录上查找，证明地下电缆传输线的雷电电磁脉冲电压只有几百至千伏。要知道，对称电缆特性阻抗为150Ω，即使雷电电磁脉冲电压达到2000kV，其脉冲电流也才13A，这一结果和IEC 62305-1附录E中说的量值吻合。至于架空电力输电线上的雷电流，1980年版的IEEE C62.41或是2002年版的IEEE C62.41.1都在附录A中说明，经传导到架空输电线末端的直接雷电流，每相只有10kA。这是因为雷电是电磁波，电磁波在线路传输有很大的衰耗，到达末端时，电压已经很小，这里面受两方面的影响：防雷器采购

① 雷击高电压出现在架空上时，线条支撑的绝缘子会发生闪络，使高于闪络电压的雷电电磁脉冲上入地，使得雷电压大大的减少。

② 对于电磁波传输，传输线线路是一个四端网，电磁波经四端网传播，有很大的衰耗。

米.伊.米哈依洛夫在《通信设备对外界电磁场影响的防护》1978年 版中论述，入射的雷电电磁脉冲经特性阻抗为300Ω的铜线传输后到达线路终端的电压已经不足以破坏电线路，真正的威胁是雷电直击电线路端口。所以架空明线的级联防护是针对端口前铜线200m，铁线100m内遭到雷电直击而设置的。

（注：米.伊.米哈依洛夫是北京邮电大学高攸纲教授在莫斯科电信工程学院攻读博士时的导师。高攸纲：原国际无线电科学联盟(USRI)电磁噪声与干扰委员会中国分委员会主席、中国通信学会电磁兼容分会主任委员、中国电磁兼容学科的开拓者）

以上说明，不管是架空明线还是地下电缆传输线路，都可以观察到雷电电磁脉冲是一连串的脉冲，但是，这个脉冲电压不高，电流不大，IEC、IEEE和ITU等已经充分考虑到了出现在电力输电线上雷电流的期望值，才设计可以概括线路上出现雷电波为8/20μs，考虑到雷电直击非钢混结构建筑物的情况，电源线上可能出现的大电流（典型的是直击雷电流的一半），才设计了10/350μs波形，用于T1级别SPD的耐雷电流测试，应当说这已经是最严苛的测试，实际的雷电流远比这个数值小（请查看IEC 62305.1的附录E）。这也是IEC的有关专家，如SC36的Alain Foudre对我国部分人士提出的“多脉冲测试”未表示认可的原因。（张小青教授的博士研究生盛同学用钢筋混凝土结构高层建筑物建模计算，雷电直击时，建筑物地网的雷电流能量已经大大被钢筋衰耗）。防雷器

我认为，努力探索是好事，但是，提出多脉冲测试还必须做深入的研究，现在线路上的雷电监测已经很成熟，研究者应当提供在各种线路上的测试图形供大家分享。你没有提供可靠的监测波来说明多次脉冲的幅值，个数、间歇时间，持续时间的数理统计值或大数据分析，不能说服IEC专家和我国的部分持怀疑态度的人，虽然写了“标准”，但这个标准不会产生正面效应，可能没有生命力。

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