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基于时域有限差分法的浮顶油罐感应雷防护分析 被引量：1
1
作者 刘亚坤 何雨微 +2 位作者 傅正财 刘全桢 刘宝全 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期819-824,共6页
为分析在雷击浮顶油罐附近地面时油罐感应的强电磁过程,建立了基于时域有限差分法的油罐感应雷分析模型,计算了雷击浮顶油罐附近地面时浮顶与罐壁间空气间隙的电场强度分布和雷电电场的辐射强度,分析了雷电流幅值、雷击距离和土壤电阻... 为分析在雷击浮顶油罐附近地面时油罐感应的强电磁过程,建立了基于时域有限差分法的油罐感应雷分析模型,计算了雷击浮顶油罐附近地面时浮顶与罐壁间空气间隙的电场强度分布和雷电电场的辐射强度,分析了雷电流幅值、雷击距离和土壤电阻率对电场强度的影响.结果表明,浮顶与罐壁间空气间隙的感应电场强度随雷电流幅值和土壤电阻率的增加而增大,随雷击距离增加而减小;对于幅值30kA的雷电流,当雷击距离小于30m时油罐将隐含起火爆炸的可能性,当雷击距离小于1.2km时将可能损坏安装于油罐的电子设备. 展开更多
关键词 浮顶油罐 感应雷 时域有限差分法 电场强度 辐射强度
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大型浮顶油罐直击雷防护实验分析 被引量：16
2
作者 任晓明 傅正财 +2 位作者 刘全桢 刘宝全 孙伟 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期867-873,共7页
为了完善大型浮顶油罐的防雷技术，对浮顶油罐遭雷击过程进行了分析，并对目前标准规定的浮顶油罐防雷措施进行了实验。实验表明导电片的主要作用是快速释放雷电流，但导电片的存在也有其反效应，即当浮顶油罐遭受雷击时，导电片与罐壁... 为了完善大型浮顶油罐的防雷技术，对浮顶油罐遭雷击过程进行了分析，并对目前标准规定的浮顶油罐防雷措施进行了实验。实验表明导电片的主要作用是快速释放雷电流，但导电片的存在也有其反效应，即当浮顶油罐遭受雷击时，导电片与罐壁之间会产生电火花。因此，提出了取消浮顶边缘二次密封上方的导电片，采用了增加可伸缩的接地装置（SGD）弥补导电片取消后雷电流释放通道的不足，并以10^5m^3实际油罐为例，均匀布置安装不同个数的SGD，利用经验公式对其遭受直击雷时的暂态电压降进行计算。计算结果表明，对200kA雷电流，采用不同截面宽度的SGD时，均匀分布的连接浮顶与罐壁的14～20个SGD能够保证浮顶油罐安全泄放雷电流。 展开更多
关键词 浮顶油罐 雷击过程 导电片 可伸缩的接地装置 直击雷 暂态电压降
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雷击时金属油罐的损伤与温升特性 被引量：15
3
作者 刘亚坤 夏海亮 +3 位作者 何雨微 刘全桢 刘宝全 傅正财 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1578-1585,共8页
雷击时金属油罐的损伤和温升特性是油罐防雷保护研究的关键基础之一。为此,采用模拟雷电流试验方法研究了金属油罐常用材料钢Q235B和铝3003的雷击损伤与温升特性,分析了不同雷电流分量、电流幅值、转移电荷量和作用积分对金属损伤和温... 雷击时金属油罐的损伤和温升特性是油罐防雷保护研究的关键基础之一。为此,采用模拟雷电流试验方法研究了金属油罐常用材料钢Q235B和铝3003的雷击损伤与温升特性,分析了不同雷电流分量、电流幅值、转移电荷量和作用积分对金属损伤和温升特性的影响。结果表明:不同雷电流分量冲击下金属的损伤特征差异明显;金属损伤面积主要取决于雷电流幅值,损伤深度主要取决于转移电荷量,雷电流的作用积分与雷击损伤的相关性较小;雷击造成的金属温升与转移电荷量近似成线性关系,回击后长持续时间雷电流分量造成的温升最高,幅值400 A的长持续时间雷电流分量作用下,厚度5 mm的钢Q235B金属板背面温升可达330℃,铝3003金属板的背面温升可达500℃,接近油气自燃点;相同转移电荷量的首次短时间回击电流和回击间长持续时间雷电流分量造成的温升相接近,后续短持续时间回击电流分量造成的温升可忽略。 展开更多
关键词 雷电流 不同分量 金属油罐 试验 损伤 温升
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雷电流作用下金属损伤试验的影响因素 被引量：11
4
作者 刘亚坤 戴明秋 +3 位作者 肖瑶 刘全桢 刘宝全 傅正财 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1445-1452,共8页
当前国内外缺乏雷电流金属损伤试验影响因素的研究,因而采用试验与理论相结合的方法研究了雷电流金属损伤试验中电极形状、铜丝引线、试验距离对试验结果的影响。研究结果表明:模拟首次短时间回击电流分量、回击间长持续时间雷电流分量... 当前国内外缺乏雷电流金属损伤试验影响因素的研究,因而采用试验与理论相结合的方法研究了雷电流金属损伤试验中电极形状、铜丝引线、试验距离对试验结果的影响。研究结果表明:模拟首次短时间回击电流分量、回击间长持续时间雷电流分量和末次回击后的长持续时间雷电流分量下的金属损伤试验中,增大引燃铜丝直径可加大金属损伤深度;增加试验距离会增大模拟雷电流流注发展区域半径,减小电弧单位面积能量,从而使试品损伤面积增大,损伤深度减小;使用尖电极、半椭球电极和半球电极产生的流注初始区域半径和发展区域半径依次减小,使用尖电极造成的试品损伤深度和损伤面积最大,其次为半椭球电极和半球电极;相同电极形状下,减小试验电极直径,试品损伤深度增加,损伤面积减小。 展开更多
关键词 雷电流 金属材料 试验电极 试验距离 损伤深度 损伤面积
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不同雷电流分量作用下钢合金Q235B的损伤与温升特性 被引量：6
5
作者 刘亚坤 肖瑶 +2 位作者 刘全桢 刘宝全 傅正财 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第20期6131-6137,共7页
研究工业常用材料钢合金Q235B的雷击损伤和温升特性是油罐等防雷保护的关键基础之一。为此,采用模拟雷电流试验方法研究钢合金Q235B的雷击损伤与温升特性,通过高分辨扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散分析(EDS)和显微硬度测量仪观测... 研究工业常用材料钢合金Q235B的雷击损伤和温升特性是油罐等防雷保护的关键基础之一。为此,采用模拟雷电流试验方法研究钢合金Q235B的雷击损伤与温升特性,通过高分辨扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散分析(EDS)和显微硬度测量仪观测合金遭受雷击后的表面损伤形貌、剖面损伤组织特征、元素含量变化和显微硬度变化,建立雷电流金属温升模型,分析合金温升变化及其与合金微观损伤组织形貌的对应关系。结果表明:幅值为201.2kA的首次短时间回击电流分量作用下合金的损伤面积最大,可达3523.8mm2;转移电荷量为210.1C的末次回击后长持续时间雷电流造成合金的损伤深度最深,为3.0mm;后续短持续时间回击电流分量下合金的损伤深度和温升可忽略不计。电流幅值为404A的末次回击后长持续时间雷电流分量作用下合金剖面在不同温升激励下出现了以马氏体为主相的损伤区、以马氏体与铁素体为主相的过渡区、以铁素体与珠光体为主相的基体的分层结构,损伤区和过渡区的临界形成温度分别为990℃和900℃,损伤区、过渡区和基体的显微硬度分别为450、310和180。 展开更多
关键词 钢合金 雷电流 不同分量 损伤特性 温升特性
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三种冲击电流连续作用下铝3003合金的损伤特性 被引量：7
6
作者 刘亚坤 戴明秋 +2 位作者 毕晓蕾 刘娟 傅正财 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1173-1180,共8页
研究多种冲击电流连续作用下金属的损伤特性是揭示金属遭受雷击时损伤机理的有效手段;通过观测和对比三种冲击电流单独和连续作用下金属的表面损伤形貌、剖面损伤组织特征、元素含量变化和显微硬度变化,分析三种冲击电流单独和连续作用... 研究多种冲击电流连续作用下金属的损伤特性是揭示金属遭受雷击时损伤机理的有效手段;通过观测和对比三种冲击电流单独和连续作用下金属的表面损伤形貌、剖面损伤组织特征、元素含量变化和显微硬度变化,分析三种冲击电流单独和连续作用下金属的损伤机理和损伤特性;讨论多种冲击电流连续作用对金属损伤特性的影响;总结多种冲击电流连续作用下金属损伤出现的典型特征。结果表明,电流幅值为404A的矩形波输出同时依次叠加幅值为150kA的30/80μs电流波和幅值为2.0kA的2ms方波的组合电流作用下,3003铝合金的损伤面积为3156.0mm2,损伤深度为4.7mm,氧元素含量增加35.56%,显微硬度值增加至78.5,相比于主导损伤对应的单一冲击电流作用下,金属的损伤面积、损伤深度、损伤区氧元素含量和显微硬度值分别增大了15.5%、42.4%、21.3%和2.7%;多种冲击电流连续作用下,金属损伤出现了深度加深和裂纹加剧的典型特征。 展开更多
关键词 铝合金 冲击电流 损伤机理 损伤特性 显微硬度
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长持续时间雷电流分量作用下电极形状对金属烧蚀特性的影响 被引量：3
7
作者 夏海亮 刘亚坤 +2 位作者 刘全桢 刘宝全 傅正财 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期903-908,共6页
采用试验与数值仿真相结合的方法分析了长持续时间的雷电流分量作用下电极形状对金属烧蚀特性的影响,对比了采用3种形状且不同头部曲率的电极时Al3003金属板的烧蚀面积和烧蚀深度,并结合有限元电场仿真和二维流注发展模型分析了电极影... 采用试验与数值仿真相结合的方法分析了长持续时间的雷电流分量作用下电极形状对金属烧蚀特性的影响,对比了采用3种形状且不同头部曲率的电极时Al3003金属板的烧蚀面积和烧蚀深度,并结合有限元电场仿真和二维流注发展模型分析了电极影响金属烧蚀特性的原因.结果表明,电极对雷电流金属烧蚀特性的影响很大.在末次回击后长持续时间雷电流分量的作用下,使用尖电极造成的金属烧蚀面积和烧蚀深度最大,半椭球形电极和半球形电极造成的金属烧蚀面积和烧蚀深度次之,这是由于电极形状影响了间隙的初始电离能力以及流注发展过程中的电子密度分布和电子能量密度分布的缘故. 展开更多
关键词 金属 烧蚀特性 雷电流 电极形状 电场仿真
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3003铝合金在30/80μs和10/350μs冲击电流下的损伤特性对比 被引量：4
8
作者 戴明秋 刘亚坤 +2 位作者 肖瑶 毕晓蕾 傅正财 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1559-1566,共8页
为明确30/80μs和10/350μs冲击电流对金属损伤特性的差异以及冲击电流下金属的损伤特征,采用双指数模型计算不同幅值下两种电流的转移电荷和作用积分参数,并对照实际雷电观测数据分析其参数特征,然后进行两种电流不同幅值下的模拟雷电... 为明确30/80μs和10/350μs冲击电流对金属损伤特性的差异以及冲击电流下金属的损伤特征,采用双指数模型计算不同幅值下两种电流的转移电荷和作用积分参数,并对照实际雷电观测数据分析其参数特征,然后进行两种电流不同幅值下的模拟雷电流损伤试验,采用扫描电镜观察金属损伤形貌、并测量损伤面积和深度。最后,结合冲击电流参数分析损伤试验结果,对比两种电流对3003铝合金损伤特性的差异。试验和分析表明:30/80μs冲击电流转移电荷与作用积分的变化范围与负地闪中首次回击电流参数的统计分布相近,而10/350μs冲击电流更符合正地闪中首次回击电流的参数特征。10/350μs冲击电流下,3003铝合金板损伤过渡区内出现沿热流方向生长的树枝晶,氧化层和损伤过渡区内有大量纳米尺寸的氧化铝颗粒析出,与30/80μs冲击电流作用时相比,3003铝合金的微观形貌变化更大。冲击电流的作用积分比转移电荷量对损伤面积有更直接的影响。除转移电荷量和作用积分外,电流持续时间是影响损伤深度的重要因素。 展开更多
关键词 雷电流 首次回击分量 3003铝合金 烧蚀损伤 转移电荷 作用积分 微观组织形貌
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