古建筑屋顶琉璃瓦件模拟雷击破坏试验研究

作     者：李京校 李敬 姚学玲 房志玲 符琳 李如箭 LI Jingxiao;LI Jing;YAO Xueing;FANG Zhiling;FU Lin;LI Rujian

作者机构：北京市气象灾害防御中心北京100089 中国科学院理化技术研究所北京100190 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2022年第48卷第12期

页      面：4750-4759页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：北京市自然科学基金(8192052) 

主　　题：琉璃瓦件 雷电冲击 温度 热应力 内爆力 

摘      要：古建筑屋顶琉璃瓦件由于位置特点容易遭受雷击破坏。为研究琉璃瓦件雷击破坏机理,利用10/350μs冲击电流发生器进行了雷击琉璃瓦件试验,并利用红外热成像仪对雷击过程中瓦件的温度进行了监测,同时利用扫描电子显微镜分析了雷击后瓦件的微观破坏情况,获得了不同电流强度下雷击瓦件不同部位的破坏特征。结果表明:雷击釉质表面会导致灼烧破坏或釉质表面脱落,雷击瓦件熊头部位的灰浆会引起整个瓦件的破碎,雷击瓦件胎体部位破坏效应较弱。雷电流越大,造成的破坏效应越明显。雷击致损主要是在雷电流焦耳热效应产生的内爆力和热应力共同作用下造成的。雷击过程中琉璃瓦件的高温区域以雷击点为圆心呈近似圆形分布,雷击点以及雷电流通道位置温度很高。雷击后瓦件升温迅速,降温较为缓慢,且瓦件不同位置降温速率不一。在相同雷电流下,雷击灰浆处产生的温度最高。雷击釉质表面,损伤形式以熔蚀坑为主,熔蚀坑大小不一,并且伴有微裂纹现象产生。此外,雷击后釉质表面Pb、Cu、C元素质量百分比增加。研究结果可为古建筑或输电线路绝缘子雷电防护的深入研究奠定一定理论基础和提供试验数据支撑。