雷电流(雷电流产生的电压和跨步电压可直接使人触电死亡)

雷电流

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指直接雷击时，通过被击物体，而泄入大地的电流。

雷电流-雷电流的跟踪测量

0引言

为提高系统运行安全，防雷保护必须十分可靠，因此必须对雷电流进行在线跟踪测量。采用89C51单片机实现雷电流在线监测可以测量避雷针、铁塔等处的雷电流。雷电发生时，只要流过避雷针、铁塔等处的雷电流达到一定的幅值，雷电流跟踪测量系统就会记录下雷电发生的时间、极性和幅值等数据。这种测量方法由单片机自动控制，用户可通过按键方便的查看已记录的数据。通过雷电流跟踪测量系统测量到的数据，可为系统中设备运行提供科学依据，同时还可为全国雷电流研究提供直接的数据，以利于对雷电流进行更深入的研究。?

1硬件构成

雷电流的跟踪测量系统的硬件由电流互感器、模拟信号处理电路、单片机控制器、A/D转换芯片、独立时钟电路、I2C总线数据存储器、看门狗电路、液晶显示电路及其它外围电路组成见图1。请登陆:输配电设备网浏览更多信息

1.1电流互感器?

测量冲击电流一般用无铁心的“空心”互感器，把副线圈围住载有被测电流的导体，以避免冲击电流高频分量产生的缺损影响测量准确度，且较高的di/dt也可感应出足够的测量信号［1］。此种测量用的副线圈即“罗哥夫斯基线圈”,其屏蔽盒外观见图2，其中1为罗哥夫斯线圈，2为铁屏蔽盒，3为被测物，4为切断环流开槽，5为切断磁旁路开槽。?

罗哥夫斯基线圈主要考虑以下几个问题：?

①因雷电流的频带很宽(0～几百kHz)，须增加等效电感和减少等效电阻。使绕制的线圈线径尽可能大，寻找线圈的合适匝数可使等效电感增大。?

②为使后级电路线性，必须使从罗哥夫斯基线圈输出的电流的线性度好。?

③采用高压传输可减少干扰，为避免线圈出口处引线分岔和外磁场的干扰，将线圈一端的引线回头穿入线圈内部，再从另一端出来，这样两端的出头便可合在一起见图3；同时，在整个线圈外加屏蔽以防线圈和测量回路受不必要的电容耦合。为避免屏蔽在线圈处形成短路匝，应在屏蔽上开个小缝见图3，以使主磁通进入线圈。?请登陆:输配电设备网浏览更多信息

1.2模拟信号处理电路?

①电流的极性变换。为使测量适应不同极性的输入电压，须加极性变换电路,使后级电路在同一极下进行测量。?

②电流的峰值保持。从罗哥夫斯基线圈中取出的电流变化很快(μｓ)，为测量电流值，采用峰值保持电路来达到保持电流峰值的目的。?

③电流的幅值变换。采取一些幅值变换电路把太大的电流变小，达到ADC的采样要求，以利于后级电路的处理。?

④极性信号的采集。采用极性采集电路，将电流的极性记录下来，然后送到后级电路进行处理。?

⑤给后一级数字电路控制信号。当电流幅值采样并进行处理后，为使后一级数字电路的ADC采集电流信号而加的控制信号，即当电流幅值采样并进行处理后，给单片机发控制信号，单片机接收到这个控制信号后，给ADC发采样信号使ADC工作。?

1.3单片机控制器?

　　89C51单片机是8位单片机。采用CMOS工艺，与Intel的8051单片机在管脚功能上完全兼容［2］，具有256字节的RAM，可用来存原始数据。4KB的EPROM可用来存原始数据。它具有8位并行I/O接口P0～P3，每个口即可作输入也可作输出。两个定时器可实现对计算机的控制。它还具有5个中断源的中断控制系统、片内振荡器和时钟产生电路。?

来源:www.tede.cn

1.4复位与看门狗电路?

当电源上电、掉电时，采用MAX813L作为电源监视和看门狗电路，可提供复位电平,且当其WDI管脚不能采集到翻转信号时，就会发送200ms的复位脉冲。用P1.2脚定时(≤1.5s)向看门狗电路发送电压翻转信号,当外部干扰或其他原因致死机或系统工作不正常时，看门狗自动发出复位信号。?

1.512位逐次逼近型快速A/D转换器?

该转换器转换速度最大为35μｓ，转换精度≤0.05%，AD574片内配有三态输出缓冲电路，可直接与各种典型的8位或16位微处理器相连，且与CMOS用TTL电平兼容。当89C51发生外部中断后，89C51给AD574一个信号，AD574则模拟信号转化为数字信号供89C51处理。?

1.6独立时钟电路?

时钟/日历电路采用DS1302高性能、低功耗带RAM的实时时钟芯片，提供时间等信息，记录雷电发生的时间，能对2000年问题和2μｓ的双指数波。但有观测结果表明实测的雷电流波形可能要陡得多，波头时间2μｓ时会因波头陡度不足而低估室内可能出现的磁场水平。?

雷电流-雷电流对建筑物室内磁场的影响

0引言

建筑物的导电构架常被用作其避雷系统的引下线。建筑物遭雷击时导电构架上流经的雷电流在室内产生的瞬态电磁场可能干扰敏感电子设备的正常运行。因此雷击时室内电磁环境的分析对雷电危害的准确评估具有重要意义。在雷击时室内电磁场分布的数值仿真和模型试验方面已有较多研究[1,4]，在这些研究中雷电流通常被模拟为波头时间>2μｓ的双指数波。但有观测结果表明实测的雷电流波形可能要陡得多，波头时间2μｓ时会因波头陡度不足而低估室内可能出现的磁场水平。?　

雷电流-雷击建筑物时雷电流的分配与SPD的使用

为了认真分析雷击建筑物时防雷装置与低电压供电系统中雷电过电压和雷电流的分配问题，国内防雷学术界进行了热烈的讨论。这种讨论对我们学习IEC防雷规范和制订我国建筑物防雷规范是非常重要的。由于大家从事的工作和专业不同以及由此产生的一些不同观点，这是很自然的事。我们要本着实事求是的原则，建设性地讨论这些问题。历史上，我国防雷学者曾经进行过大量防雷试验研究，提出过诸如DBSGP(分流、搭接、屏蔽、接地、保护)系统防雷理论，建筑物防雷6项设计要素和3道防雷的防线(或称3个防雷子系统)的整体防雷和综合防雷的设计思想。其中许多内容已经写入GB50057-94《建筑物防雷设计规范》之中，如第3．3．9条第二款第一项和第三款第一项，即关于进出线用铁管做屏蔽段的规定。这些防雷规定是有充分试验根据和长期运行经验所肯定的。IEC防雷规范是世界上先进的防雷规范之一，我们要虚心学习，好好消化。拿来主义也要取其所长补其所短，不能生吞活剥地“等同采用”。IEC61312-3；2000，IDT《雷电电磁脉冲的防护，第三部分：对浪涌保护器的要求》文本中图趴、图B2、图B7、图B9、图B10都是讲的雷电流向外部其他建筑物和变压器扩散的情况。在雷电反击情况下，用架空线连接的建筑物和供电线路容易产生扩大的雷击事故，这些分析都是对的。这些我国防雷学者早有分析并提出过解决问题的办法，即进出线用铁管做屏蔽段的规定。但上述IEC防雷规范并没有给出雷击建筑物时其内部电路中的过电压和过电流的分析与计算方法。防雷装置中的雷电流的分配按电流源来计算，雷电流作用于接地装置产生过电压，它成为新的电压源。此后反击雷电流的分配和计算都要从反击过电压算出来，而不是从接地和线路各50％的估算出来。该IEC防雷规范中提出的假设是雷电流波形在反击过程中保持10／350μs不变，“在冲击电流的开头阶段，电流的分配由系统的电感L(电源)／L(接地装置)确定；在冲击电流尾部，电涌电流的分配按[I(接地装置)／I(电源)]∞[R(电源)／R(接地装置)]来计算”。这样的假设不符合正规的电工原理，它忽略了雷电流在接地网中的反射过程和建筑物中电气线路的电磁耦合过程。雷击时接地体上的电晕现象使其接地电阻值呈现非线性特性，再加上接地体的电感作用，建筑物结构中的电磁振荡过程，所以接地网上的反击电压不可能维持10／350μs不变。有电磁闭锁效应的铁管屏蔽段足以使建筑物内的电气线路耦合系数达到0．0001-0．01，那种毛估的计算方法是不对的。在反击情况下，各级SPD都处于等电位和并联状态下，它们共同处于高电位。在此情况下它们动作的先后决定于哪一个的起动快和起动电压低。开关型的SPDl的起动时延长、起动电压高，所以它不能率先启动。在SPD1后接有脱耦电感线圈，反击时它的电压降使SPDl所承受的电压更低，它更不能起动。用电子触发型的SPDl可能解决其不能先期起动的问题，但是有可能发生截波问题，即电压的突然跌落问题。电子仪器特别惧怕电压突变，变压器的绕组也惧十白截波电压。这些问题防雷设计人员不可不小心。采用氧化锌MOV做SPD就是为了利用它的非线性电阻的特性，它具有防止电磁振荡和限压的能力。从各种过电压保护方案的比较中可以看出，适当增加限压型SPD的通流容量，做大它的乙是比较好的。用开关型的SPDl还将在系统电路设计中遇到许多麻烦，在防范反击雷电流的措施中它不是优选方案。以上几个方面的讨论欢迎大家批评指正。