李洪海富为群
(辽宁省防雷技术服务中心辽宁沈阳110166)
摘要:作为一种较为常见的自然现象,雷电现象在发生时,不仅会有巨大的能量产生,其频率也会呈现出较大的差异化状态。当雷电的频率较高时,若击中某物体,就会影响被击中物周边范围内土壤的电阻率。本文利用仿真模拟软件MATLAB,模拟绘制了=50m时与=1000m时,依据雷电流频率与土壤电阻率之间的函数关系,得出了三种土壤(粘粒、粉粒和砂粒)与雷电流频率的关系曲线图。
关键词:雷电流频率;土壤电阻率;关系
国外一些发达国家已在土壤电阻率与雷电流频率关系方面的研究中,取得较为显著的成果,得出了相对成熟的结论。近年来,我国的科研工作者在这一领域的研究较少,大部分是针对我国的电网频率(50Hz)得出的结论,存在着一定的片面性。因而进一步地探讨分析雷电流频率与土壤电阻率之间的关系,对于我国塔杆防雷方面的工程建设具有重要的参考价值与应用意义。
一、雷电流频率与土壤电阻率的关系研究分析
电导率和频率两者之间存在一定的内在联系,所以电阻率会受到频率的影响。现阶段,我国对于土壤电阻率受到频率影响的研究还比较欠缺,一些科研工作者使用HIOKI3522--50LCR测试仪,对土壤箱里的土壤进行配置,使用频率(50Hz以上,200kHz下)的不同交流电流进行了某些方面的研究。在50Hz以及1kHz下,通过对五种不同土样的测量进行研究发现:土壤电阻率在1kHz之下,针对电阻率50kHz下降不超过6%,下降幅度小。因此说明频率在1kHz之内的土壤电阻率其测量的结果差异化小。但是,通过本文进一步研究发现,频率数据在雷电流频率的试验中,其变化的范围很大。例如雷电频率的变化范围为(0.01Hz-100000GHz)。但关于土壤电阻率受到高频段(大于1kHz)影响方面的研究比较缺乏。根据IEEE的研究统计表明,雷电电流的脉冲频率大都集中于100kHz的范围进行变化,这种变化,同在试验室里使用的数据测量的差异非常大。
综上所述,经过粘粒、粉粒以及砂粒这三种土壤的电阻率随着频率变化的雷电流分析,得出结论:三种土壤的频率和电阻率两者之间的关系与非线性规律相符合;土壤电阻呈现稳定状态时,雷电流频率是40kHz。通过之前科研工作者的测量数据实验,可以得出结论:测试频率的不断增大,五种土壤会渐渐降低电阻率,同时五种土壤电阻率的降低具有线性规律。根据本文结论和前人结论的对比,表明土壤电阻率会在很大程度上受到高频雷电流频率的影响,其变化的规律呈现非线性规律。
由此本文得出最终结论为:
1、雷电有正极性的特点,一定会导致极化作用的产生,必然会影响结果。再者,雷电频段种类很多,高频段一定程度上会造成结果不准确的情况。
2、通过雷电流主导频率,粘粒土壤、砂粒以及粉粒的频率与电阻率两者之间不属于线性规律的关系,三种土壤关系类似于非线性规律。
3、(100Hz-100kHz)雷电流主导频率在通常情况下,远远大于实验的频率。通过雷电流频率,粘粒土壤、砂粒以及粉粒三者的电阻率很产生很大的变化,当频率是40kHz时,土壤的电阻率呈现稳定趋势。
结束语:
雷电流频率与土壤电阻率关系的分析研究工作,需要不断地补充和深入,才能够真正地为我国塔杆防雷方面的工程建设提供科学的参考依据。
参考文献:
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第一作者简介:李洪海(1979年2月13日),男,汉族,辽宁省昌图县人,大学,工程师,
从事雷电防护研发工作。