戴瀚濤，梁釗揚(yáng)，盧煒

（1．肇慶市防雷設(shè)施檢測所鼎湖區(qū)分所，廣東肇慶526070；2．肇慶市氣象局，廣東肇慶526060）

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雷擊參數(shù)記錄儀在防雷科技服務(wù)中的應(yīng)用

戴瀚濤1，梁釗揚(yáng)2，盧煒2

（1．肇慶市防雷設(shè)施檢測所鼎湖區(qū)分所，廣東肇慶526070；2．肇慶市氣象局，廣東肇慶526060）

摘 要：研究嘗試通過電子電路設(shè)計(jì)方式對其中雷擊的參數(shù)進(jìn)行提取，并以數(shù)值形式直接反映在儀器面板上，以供防雷設(shè)施檢測人員現(xiàn)場讀取，并為使用單位提供防雷安全檢查參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：雷電防御；防雷設(shè)施；雷擊參數(shù)；防雷檢測方法

戴瀚濤，梁釗揚(yáng)，盧煒．雷擊參數(shù)記錄儀在防雷科技服務(wù)中的應(yīng)用［J］．廣東氣象，2016，38（3）：62 -63．

防雷設(shè)施檢測和監(jiān)測是防雷科技服務(wù)的重要組成部分。防雷設(shè)施檢測按照目前的檢測方法通常是由3位防雷檢測人員組成檢測小組，通過防雷裝置接地電阻檢測儀檢測接地電阻，同時(shí)對防雷裝置的外觀情況、連接情況、電涌保護(hù)器的運(yùn)行情況等進(jìn)行檢測，并形成檢測記錄，由此完成整個(gè)檢測過程。檢測過程提供的數(shù)據(jù)通常是反映防雷設(shè)施運(yùn)行性能的數(shù)據(jù)，而對于現(xiàn)場遭受雷擊的情況缺乏有效的記錄，不能直觀地提供雷擊的情況。通過對防雷檢測業(yè)務(wù)的思考，結(jié)合防雷檢測過程的實(shí)際需要，嘗試采用防雷參數(shù)記錄儀對雷電參數(shù)進(jìn)行同步采集的方法，以完善防雷檢測數(shù)據(jù)［1 -2］。

目前防雷設(shè)施檢測所能提供的具體參數(shù)有接地電阻、引下線規(guī)格、接閃桿規(guī)格、接閃帶規(guī)格、浪涌保護(hù)器的標(biāo)稱放電電流、最大通流容量等。按照氣象現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“四個(gè)一流”的現(xiàn)代化，對業(yè)務(wù)服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施、體制機(jī)制、領(lǐng)導(dǎo)作風(fēng)和文化建設(shè)等方面都提出了較高的要求，同時(shí)因?yàn)樵诠矚庀蠓?wù)便利性、個(gè)性化、均等化、精準(zhǔn)性等方面還不能完全滿足公眾需求。因此為提升防雷科技服務(wù)的能力，在常規(guī)方法之外還需進(jìn)一步提高防雷科技服務(wù)的技術(shù)含量，以實(shí)現(xiàn)氣象現(xiàn)代化的目標(biāo)，滿足廣大企業(yè)群眾的生產(chǎn)生活需求。

1　參數(shù)記錄儀可提供的雷電技術(shù)參數(shù)

為適應(yīng)防雷裝置檢測以及雷電災(zāi)害調(diào)查的需要，雷擊參數(shù)記錄儀可提供雷擊相關(guān)參數(shù)，包括雷電流參數(shù)、雷擊時(shí)間、雷擊次數(shù)。通過這幾個(gè)參數(shù)可以有效反映防雷裝置在實(shí)際運(yùn)行過程中遭受雷擊的客觀具體情況。以往對于雷擊災(zāi)害的分析和鑒定，只能應(yīng)用GB16840．2 - 1887《電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法第2部分：剩磁法》和GB16840．4 -1887《電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法第4部分：金相法》進(jìn)行，雷擊現(xiàn)場往往找不到痕跡，難以判斷雷擊電流的情況［3］。而雷擊參數(shù)記錄儀可對上述幾個(gè)參數(shù)具體用數(shù)值形式進(jìn)行記錄，為防雷裝置檢測以及雷電災(zāi)害調(diào)查提供客觀的數(shù)字化素材［4 -8］。

通過雷電參數(shù)記錄儀逐年的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步編制成雷電年報(bào)表，為防雷設(shè)施的設(shè)計(jì)、雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估等防雷相關(guān)業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)參考，也為雷電基礎(chǔ)科學(xué)的研究提供重要的素材，并可以為使用雷電參數(shù)記錄儀的企事業(yè)單位防雷減災(zāi)決策提供技術(shù)依據(jù)，減低雷電災(zāi)害損失機(jī)率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益［8 -10］。

2　參數(shù)記錄儀的測量原理

雷電流通過接地線瀉放時(shí)，瞬時(shí)的大電流變化會(huì)在其周圍產(chǎn)生電磁場變化，雷擊參數(shù)記錄儀通過磁場變化和其產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的對應(yīng)關(guān)系，依靠對比查表方法確定雷電流大小級別。記錄儀錄取數(shù)據(jù)電路框圖如圖1所示。通過數(shù)據(jù)試驗(yàn)得到雷電沖擊電流I和數(shù)字輸出Di，實(shí)驗(yàn)中調(diào)整L的圈數(shù)和形狀，通過多次試驗(yàn)得到I和Di的關(guān)系如表1（部分）所示。通過使用專用MCU對錄取電路中提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類采集，再統(tǒng)一由MCU進(jìn)行記錄，并同時(shí)通過顯示器以數(shù)值形式反饋到記錄儀的面板上，對電涌保護(hù)器超負(fù)荷沖擊運(yùn)行做出報(bào)警［11］。

圖1 記錄儀錄取數(shù)據(jù)電路框圖

表1 沖擊實(shí)驗(yàn)雷電流與數(shù)字輸出對應(yīng)

3　參數(shù)記錄儀的實(shí)踐應(yīng)用

由于對于雷電流的情況是通過記錄儀進(jìn)行在線監(jiān)測的方式進(jìn)行，而不是通過常規(guī)檢測的手段得到相關(guān)參數(shù)，因此對于雷電參數(shù)可以以實(shí)時(shí)形式獲取，對于同一雷擊范圍內(nèi)的不同防雷裝置的情況也可同時(shí)進(jìn)行對比記錄。

3．1獲取參數(shù)的應(yīng)用

1）雷電流參數(shù)的記錄與應(yīng)用。

因?yàn)槔纂娏鞔螅衫子暝瓢l(fā)生閃擊到防雷裝置接收雷電流，再向接地裝置泄流的整個(gè)過程時(shí)間很短，雷云蘊(yùn)藏的能量在非常短的時(shí)間釋放出來，瞬間功率巨大。對雷電流的監(jiān)測與研究通常以雷電實(shí)驗(yàn)室的研究為主，實(shí)際情況下的防雷裝置在雷擊狀態(tài)下的雷電流難以監(jiān)測。而雷擊參數(shù)記錄儀可以在線進(jìn)行雷擊監(jiān)測，實(shí)時(shí)提供雷電流的大小，為掌握、監(jiān)控防雷裝置在遭受雷擊時(shí)通過雷電流提供重要素材，為指導(dǎo)與提高防雷減災(zāi)工作效能提供有力保障。

2）雷擊時(shí)間的記錄與應(yīng)用。

在實(shí)際工作當(dāng)中，某個(gè)防雷裝置遭受雷擊的具體時(shí)間在常規(guī)的檢測手段下難以提供，尤其在雷電災(zāi)害調(diào)查現(xiàn)場，通常能夠得到的都是某個(gè)具體時(shí)間段內(nèi)是否發(fā)生過雷擊，雷擊時(shí)間的精確度不高，為雷電災(zāi)害的現(xiàn)場調(diào)查帶來困難。而對于外觀沒有損壞的防雷設(shè)備是否遭受過雷擊，具體雷擊的時(shí)間點(diǎn)通過雷電參數(shù)記錄儀也能有效記錄統(tǒng)計(jì)，對防雷裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測。

3）雷擊次數(shù)的記錄與應(yīng)用。

防雷裝置從設(shè)計(jì)、施工、投入使用的整個(gè)過程中，防雷裝置是否遭受雷擊、遭受雷擊次數(shù)的多少在傳統(tǒng)條件下都難以提供，雷電參數(shù)記錄儀為分析、研究、檢驗(yàn)防雷裝置的設(shè)計(jì)、防雷裝置在多次雷擊后的運(yùn)行狀態(tài)、防雷裝置在雷擊后的特征改變提供了統(tǒng)計(jì)素材。為在大數(shù)據(jù)背景下的防雷裝置的理論研究與應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以為某一特定地區(qū)的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估工作提供實(shí)際、有說服力的數(shù)據(jù)。

3．2雷電流參數(shù)的獲取形式

對于雷電參數(shù)記錄儀的應(yīng)用可與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對于同一地區(qū)范圍內(nèi)的雷電參數(shù)記錄儀，可以對實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)利用互聯(lián)網(wǎng)以及GPRS方式進(jìn)行有線或無線傳輸，并建立雷電流參數(shù)監(jiān)測平臺，對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并可進(jìn)一步利用預(yù)警、報(bào)障等相關(guān)功能。

3．3提供雷電研究參數(shù)

以往對于雷電的研究通常是通過雷電監(jiān)測定位儀獲取一定區(qū)域范圍內(nèi)的雷擊情況，缺乏對小型系統(tǒng)雷擊情況的有效記錄。而通過雷電參數(shù)記錄儀可以得到具體到某一個(gè)防雷裝置受雷擊的情況，從而可以獲得第一手的雷擊資料，為雷電的實(shí)際研究與應(yīng)用提供有效而直觀的方法。

3．4傳統(tǒng)監(jiān)測模式的改變

雷電參數(shù)記錄儀通過儀器對雷電流的情況進(jìn)行監(jiān)測，改變了傳統(tǒng)檢測模式對人員的依賴，在提高監(jiān)測技術(shù)水平的同時(shí)減少了人員的投入，提高了檢測的效率。雷電流的情況通過數(shù)值模式直觀顯現(xiàn)，對于檢測單位人員更加具有說服力，同時(shí)有效補(bǔ)充了檢測數(shù)據(jù)。

4　雷電災(zāi)害調(diào)查的有力助手

雷擊事故調(diào)查中事故現(xiàn)場除了金屬結(jié)構(gòu)物破環(huán)或者造成火災(zāi)事故外，對于電子設(shè)備損壞往往難以尋找蹤跡。這對于電子設(shè)備損壞的原因，采用普通設(shè)備無法獲取數(shù)據(jù)，究竟是操作過電壓或者雷擊造成損壞不能直接作出判斷，為深入分析雷擊事故造成一定的障礙。如在雷擊現(xiàn)場裝設(shè)有雷電參數(shù)記錄儀就可直接對雷擊時(shí)段的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行讀取，獲取方式快速、便捷、直觀，可以直接作為雷擊事故調(diào)查的原始資料，為分析雷擊事故提供幫助。

雷電參數(shù)記錄儀的應(yīng)用是防雷科技服務(wù)方式方法改良的一次嘗試，通過改變傳統(tǒng)檢測、檢測模式的方法，提高檢測技術(shù)服務(wù)工作技術(shù)含量。記錄儀通過電子電路設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了對雷電流、雷擊時(shí)間、雷擊次數(shù)的有機(jī)獲取以及記錄，實(shí)現(xiàn)了雷電流情況的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，是防雷科技服務(wù)在氣象現(xiàn)代化背景下與現(xiàn)代科學(xué)的有機(jī)結(jié)合，是對防雷減災(zāi)“互聯(lián)網(wǎng)+防雷科技服務(wù)”技術(shù)的一種延伸。

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中圖分類號：P48

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10．3868/ j．issn．1007 -6180．2016．03．016

收稿日期：2015 -08 -21

作者簡介：戴翰濤（1876年生），男，工程師，學(xué)士，主要從事防雷業(yè)務(wù)工作。E - mail：13822631010＠138．com。