趙曉剛，鄭　行，周　毅

(中國(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院　a.軍事供油工程系； b.研究生三隊(duì)，重慶　401311)

?

引用格式：趙曉剛，鄭行，周毅.移動(dòng)式野戰(zhàn)綜合避雷裝置接閃器的對(duì)比實(shí)驗(yàn)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016(1):104-106.

Citation format：ZHAO Xiao-gang, ZHENG Hang, ZHOU Yi.Research on Mobile Integrated Lightning Protection Technology for Field Equipment[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2016(1):104-106.

移動(dòng)式野戰(zhàn)綜合避雷裝置接閃器的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

趙曉剛a，鄭行b，周毅a

(中國(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院a.軍事供油工程系； b.研究生三隊(duì)，重慶401311)

摘要：對(duì)移動(dòng)式綜合避雷裝置的關(guān)鍵設(shè)備避雷針接閃器與傳統(tǒng)避雷針接閃器進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)沖擊電流實(shí)驗(yàn)裝置分別充電至不同的沖擊電壓，以產(chǎn)生不同幅值的沖擊電流，比較接入兩種不同接閃器時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流和感應(yīng)電壓幅值及波形的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相比傳統(tǒng)富蘭克林避雷針接閃器，移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器對(duì)雷電沖擊電流消減24.28%～29.21%，對(duì)感應(yīng)電壓消減25.20%～31.56%，說(shuō)明移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置能更好地消減雷電沖擊電流產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)式避雷針；雷電沖擊電流消減；消雷效果

1移動(dòng)式野戰(zhàn)綜合避雷裝置

我軍油庫(kù)及油庫(kù)油料裝備(如野戰(zhàn)油料裝備車輛、野戰(zhàn)雷達(dá)裝備車、野戰(zhàn)通信車等)曾經(jīng)發(fā)生多起因雷擊而引發(fā)的事故。在許多野戰(zhàn)軍事演習(xí)、野戰(zhàn)裝備訓(xùn)練、油裝XX號(hào)等野戰(zhàn)訓(xùn)練演習(xí)中，也不同程度地發(fā)生過(guò)因雷擊造成電器儀表、自動(dòng)化裝置、通信設(shè)備損毀的情況。因此，油庫(kù)及油料裝備車輛的機(jī)動(dòng)防雷形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

基于國(guó)內(nèi)外移動(dòng)式野戰(zhàn)綜合避雷技術(shù)研究的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，將固定防雷有關(guān)的最新成果應(yīng)用于機(jī)動(dòng)防雷的研究中，針對(duì)我軍油庫(kù)及野戰(zhàn)油料裝備車輛等的特殊性，通過(guò)大量模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究，研制了移動(dòng)式野戰(zhàn)綜合避雷裝置。該裝置具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、保護(hù)范圍大、防雷安全性好、環(huán)境適用范圍廣、架設(shè)與拆收方便等特點(diǎn)。

移動(dòng)式野戰(zhàn)綜合避雷裝置由底座及緊固裝置(地樁)、針體、接閃器、接地線等部分組成，如圖1所示。

圖1　移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置組成(左)及其效果圖(右)

為了研究移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置的防雷性能，進(jìn)行了移動(dòng)野戰(zhàn)避雷針整體避雷效果的實(shí)驗(yàn)研究。尤其是對(duì)移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置的接閃器和傳統(tǒng)的接閃器進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得到移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器相對(duì)于傳統(tǒng)接閃器的改進(jìn)效果。在進(jìn)行移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，環(huán)境溫度為17.2 ℃，相對(duì)濕度為60%，大氣壓為96.38 kPa，滿足測(cè)量裝置實(shí)驗(yàn)條件，因此可以認(rèn)為測(cè)量數(shù)據(jù)精度滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2移動(dòng)式野戰(zhàn)消磁消弧避雷針和傳統(tǒng)富蘭克林避雷針的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為了簡(jiǎn)化兩種避雷針的雷電沖擊電流對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別將消磁消弧避雷針和富蘭克林避雷針實(shí)物進(jìn)行分解，保留部分試品搭建成高為2.5 m的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。在避雷針上布置BL035型沖擊電流發(fā)生器，發(fā)生器與避雷針接閃器間設(shè)置相同長(zhǎng)度的放電間隙。同時(shí)，在接地引下線旁接上分流器，Rs=0.020 94 Ω。在距離引下線50 cm處設(shè)置測(cè)量用感應(yīng)元件用來(lái)感應(yīng)沖擊電流波形。該元件由截面面積為6 mm2的Φ15銅管制成，開口成U形(10 mm×30 mm)。將分流器U形開口和感應(yīng)元件由30 m長(zhǎng)的屏蔽電纜連接到TEK-TDS2024C型數(shù)字示波器，用TEK示波器的通道1記錄通過(guò)分流器取樣的試品沖擊電流波形，用通道2記錄感應(yīng)元件U形開口兩端的感應(yīng)電壓波形。

圖2　兩種避雷針對(duì)比測(cè)試裝置示意圖

實(shí)驗(yàn)時(shí)用不同幅值、頻率為8/20 μs的沖擊電流模擬雷電流，分別從發(fā)生器本體注入到消磁消弧避雷針和同樣尺寸的常規(guī)避雷針，對(duì)比相同條件下感應(yīng)元件產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。為研究移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置中的主要部件接閃器的避雷性能，將0.5 m長(zhǎng)的移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器(見(jiàn)圖3)和傳統(tǒng)富蘭克林避雷針接閃器在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置同等回路條件下接入實(shí)驗(yàn)回路中，對(duì)沖擊電流實(shí)驗(yàn)裝置分別充電至60，38，22 kV的沖擊電壓，產(chǎn)生不同幅值的4/10 μs的沖擊電流。用TDS1002示波器測(cè)量雷電沖擊電流的感應(yīng)電壓波形圖并記錄下來(lái)，比較接入兩種不同接閃器產(chǎn)生的沖擊電流和感應(yīng)電壓幅值及波形的變化。

圖3　移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器部件

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到兩種接閃器在不同沖擊電壓下的雷電沖擊電流和感應(yīng)電壓值，見(jiàn)表1。

表1　不同接閃器在不同沖擊電壓下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1數(shù)據(jù)可以看出:移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器明顯較傳統(tǒng)富蘭克林避雷針接閃器對(duì)雷電沖擊電流和感應(yīng)電壓有更大的消減作用。當(dāng)沖擊電壓為60，38，22 kV時(shí)，移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器相比傳統(tǒng)富蘭克林避雷針接閃器其沖擊電流分別減少了29.21%， 24.28%和25.33%，感應(yīng)電壓分別減少了31.56%， 25.20%和25.57%。可見(jiàn)移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器相比傳統(tǒng)富蘭克林避雷針接閃器對(duì)雷電沖擊電流消減24.28%～29.21%，對(duì)感應(yīng)電壓消減25.20%～31.56%。

3結(jié)論

傳統(tǒng)富蘭克林避雷針和移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置都可以對(duì)雷電沖擊電流進(jìn)行消減，移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置較傳統(tǒng)富蘭克林避雷針對(duì)雷電沖擊電流的消減相差不大，但是對(duì)感應(yīng)電壓值卻消減很多，多消減了近1 000 V，所以移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置能更好地消減雷電流產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。移動(dòng)式野戰(zhàn)避雷裝置接閃器相比傳統(tǒng)富蘭克林避雷針接閃器對(duì)雷電沖擊電流消減24.28%～29.21%，對(duì)感應(yīng)電壓消減25.20%～31.56%。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳渭民.雷電學(xué)原理[M].北京:氣象出版社,2006:1-2.

[2]趙曉剛.石油儲(chǔ)運(yùn)安全系統(tǒng)工程理論及其應(yīng)用[M].北京:解放軍出版社,2005.

[3]趙曉剛，周毅.非金屬油罐的綜合防雷[J].石油工程建設(shè)工程,2008(4):1-3.

[4]趙曉剛.油庫(kù)作業(yè)場(chǎng)所火災(zāi)危險(xiǎn)度的綜合評(píng)估系統(tǒng) [J].石油工程建設(shè),2002,28(6):9-11.

[5]趙曉剛.石油庫(kù)站火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)度的綜合評(píng)估系統(tǒng)[M].油氣儲(chǔ)運(yùn)工程技術(shù)文集，1999.

[6]趙曉剛，李少鳴.軍用油庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)的灰色線性規(guī)劃[C]//第12屆軍事系統(tǒng)工程論文集.北京：金盾出版社,2002.

[7]范繼義.油庫(kù)站1000例事故分析[M].北京:解放軍出版社,2004:155-171.

[8]王開宇.智能建筑雷電防護(hù)技術(shù)探討[J].工程質(zhì)量,2010,28(6):39-43.

[9]周星，張成懷，魏光輝.電磁脈沖與連續(xù)波對(duì)數(shù)字電路的輻照效應(yīng)比較[J].高電壓技術(shù),2010,36(7):1761-1766.

[10]袁偉群，張適昌，嚴(yán)萍，等.浪涌保護(hù)器SPD保護(hù)的不確定性[J].高電壓技術(shù),2009,35(1):114-119.

[11]MASLOWSKI G,GAMRAK M.Protection of structure against LEMP[C]//IEEE Bologna Power Tech Conference.[S.l.]:IEEE,2003.

[12]LI L,VLADIMIR A R.Distribution of currents in the lightning protective system of a residential building-partⅡ:numerical modeling[J].IEEE Transactions On Power Delivery,2008,23(10):2447-2455.

(責(zé)任編輯劉舸)

Research on Mobile Integrated Lightning Protection Technology

for Field Equipment

ZHAO Xiao-ganga, ZHENG Hangb, ZHOU Yia

(a.Department of Petroleum Supply Engineering; b.Three Teams of Graduate Student,

Logistic University of PLA, Chongqing 401311, China)

Abstract:Mobile integrated lightning protection device lightning rod was compared with traditional lightning rod by the contrast experiments, and we gave impact current device different impulse voltage to produce different impulse current, and researched the change of impulse current and induced voltage by the two types of lightning rod. The experimental results show that the mobile integrated lightning protection reduces impulse current for 24.28%～29.21% rather than traditional Franklin lightning rod, and reduces induced voltage for 25.20%～31.56% rather than traditional Franklin lightning rod, so the mobile integrated lightning protection is more practical than the traditional Franklin lightning rod.

Key words:mobile lightning rod; lightning impulse current subdue; effectiveness of ray attenuation

文章編號(hào)：1674-8425(2016)01-0104-03

中圖分類號(hào)：TE88;TM865

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.01.018

作者簡(jiǎn)介：趙曉剛(1965—)，男，博士，教授，主要從事油料儲(chǔ)運(yùn)研究；鄭行(1990—)，男，浙江溫州人，碩士研究生，主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)安全相關(guān)技術(shù)的研究。

基金項(xiàng)目：總后司令部重點(diǎn)科研項(xiàng)目(BS310C002)

收稿日期：2015-09-22