The frequency of lightning is increased due to improbable weather condition and global wanning. This phenomenon increases economical damage as well as human damage. Advanced countries like europe and north america have applied the facility standard of lightning by accumulating a store of quantitative data about lightning research. Lightning facility is composed of the lightning accepting part for induction lightning, ground connected electrode which conducts lightning current. The lightning accepting part is composed of normal rod, horizontal conductor, ESE lightning rod. Moreover, lightning accepting part is taken to use by the method of protection. This paper suggests HEC(Hybrid ESE-Conductor) method which mixes horizontal conductor and ESE lightning rod. This is also discovered by experiment that the starting point of corona discharge current is low, so it is efficient for lightning protection comparing with other methods. Moreover, distribution of electric field is analyzed qualitatively by finite element method. It also results in the relation of the starting point of corona discharge current. Corona discharge current makes minute current about some ${\mu}A$ between the electrodes by the strength of electric field. Also it occurs insulation destruction of gas, and it is developed to the shape of streamer by increase of the strength of electric field. We can find that the initial occurrence of streamer and contact probability of lightning can have advantage after researching the starting point of corona discharge current and discharge current of lightning striking point. This research demonstrates that the suggested HEC method is economically competitive as a lightning protection facility, and it takes a capably perfect role.
뇌경보시스템은 낙뢰에 의한 인적 물적 피해를 예방하는 중요한 장치이다. 본 논문에서는 뇌경보시스템의 주요기능으로 뇌운의 이동과 활동을 감시할 수 있는 뇌방전 위치표정 알고리즘 및 회로에 대해 연구하였다. 뇌방전시 발생하는 전계성분은 whip 안테나와 공진주파수 300[kHz]의 협대역 공진증폭기로 검출한다. 자계파형 측정회로는 직교루프코일과 적분증폭기로 구성되며 주파수 대역은 5[kHz]$\sim$1.2[MHz]이다. 전계파형으로 뇌방전의 극성을 판별하고, 자계파형의 크기와 영점교차점에 의해 방향과 거리를 산출하여 뇌방전의 위치를 표정한다.
This paper presents the results of model tests for the attachment process of lightning leader to ground which is one of poorly understood processes of cloud-to-ground lightning discharges. In order to simulate the attachment process of lightning leader to ground, we investigated the discharge characteristics of air gap between the tip of needle-shaped electrode and the soil surface as a parameter of moisture content in soils when the positive and negative $1.2/50{\mu}s$ lightning impulse voltages are applied. The breakdown voltage and the discharge light were observed. As a result, the attachment processes of lightning leader to ground are strongly dependent on the grain size and the moisture content of soils. The time to breakdown was shortened with increasing the magnitude of incident impulse voltages. The delay time from application of the highest voltage to breakdown in sand is shortened with increasing the moisture content. The delay time from application of the voltage to breakdown in gravel varied from about $0.5{\mu}s$ to several ${\mu}s$. As the moisture content in soil increases, the breakdown voltages are decreased and the breakdown voltage versus time to breakdown curves are shifted toward the lower side. The results obtained in this work are similar to those for non-uniform air gap stressed by lightning impulse voltages.
It is important to give lightning warning prior to a cloud-to-ground (CG) discharge within an Area of Concern (AOC) because most of lightning damage and victim are usually occurred by the first lightning in the AOC. The aim of this study is to find the optimal operation conditions of the automated lightning warning systems in order to make the best use of the available data. In this paper, the test-operated results of the automated lightning alert and risk management system (ALARM) based on detections of CG discharge and eletrostatic field and optimized at probability of lightning have been described. It was possible to obtain the following warning performance parameters: probability of detection (POD), false alarm ratio (FAR), probability of lightning (POL) and failure-to-warn rate (FTW). The data obtained from trial operation for 5months were not sufficient but the first analysis of domestic lightning warning was carried out. We have observed that the evaluated statistical results through trial operation depend on the various factors such as analysis methods and criteria, topographical conditions, etc. Also we suggest some methods for improvement of POL and POD including the finding of the optimal electric field threshold level to be used, based on the high values of FAR and FTW found in this work.
Studies have claimed that ESE (Early Streamer Emission) air terminals offer a vastly increased zone of protection over that of traditional lightning rods (Franklin rods) by causing the emission of an upward streamer/leader: The upward streamer/leader will propagate towards the tip of the downward leader at an early stage in the attachment process.. This paper shows the results of a performance evaluation test of a particular type of the ESE air terminal (called "ElecHippo") with a simple rod tested at the Korea Electrotechnology Research Institute (KERI). The corona emission current of the ElecHippo made by Yong-Jin Enterprise Corp. has also been measured at the Occupational Safety & Health Research Institute (OSHRI). The results show that the ElecHippo meets the French standard of NFC 17-102-1995. The results also verify the ESE performance by measuring the ion emission current generated in the discharge electrode gap as a function of the capacitance and inductance of the equipped devices. Finally, we propose a new method for grounding the system to reduce the lightning damage by combining the ESE air terminal, the early discharge earth plate, the lightning strike recorder and the surge protection device.
V-p characteristics and the discharge luminous characteristics in inhomogeneous $SF_6$ gas gap under the positive and negative lightning impulse voltages are presented. The test gap was composed of the plane-to-plane with a needle-shaped protrusion. The applied voltage and the predischarge current were measured by the electric field sensor and the shunt of 50 ${\Omega}$, respectively. The light emission signals were observed by a photomultiplier tube, and a high-speed camera. In a consequence, the dielectric strengths of $SF_6$ gas gap under positive lightning impulse voltages were independent of the gas pressure. In the presence of the positive polarity, the branches of discharge channel were created and the directions of the discharge paths were random. On the other hands, the discharge paths of the negative polarity were more thicker and brighter.
Discharge analysis technique for dielectric liquid was presented by using the Finite Element Analysis (FEA) under a lightning impulse incorporating two-phase flow phenomena which described gas and liquid phases in discharge space. Until now, the response of step voltage has been extensively explored, but that of lightning impulse voltage was rarely viewed in the literature. We, therefore, developed an analyzing technique for dielectric liquid in a tip-sphere electrode stressed by a high electric field. To capture the bubble phase, the Heaviside function was introduced mathematically and the material functions for the ionization, dissociation, recombination, and attachment were defined in liquid and bubble, respectively. By using this numerical setup, the molecular dissociation and ionization mechanisms were tested under low and high electric fields resulted from the lightning impulse voltage of 1.2/50 ${\mu}s$. To verify our numerical results, the velocity of electric field wave was measured and compared to the previous experimental results which can be viewed in many papers. Those results had good agreement with each other.
The response of lightning impulse voltage was explored in dielectric liquids employing hydrodynamic modeling with three charge carriers using the finite element method. To understand the physical behavior of discharge phenomena in dielectric liquids, the response of step voltage has been extensively studied recently using numerical techniques. That of lightning impulse voltage, however, has rarely been investigated in technical literature. Therefore, in this paper, we tested impulse response with a tip-sphere electrode which is explained in IEC standard #60897 in detail. Electric field-dependent molecular ionization is a common term for the breakdown process, so two ionization factors were tested and compared for selecting a suitable coefficient with the lightning impulse voltage. To stabilize our numerical setup, the artificial diffusion technique was adopted, and finer mesh segmentation was generated along with the axial axis. We found that the velocity from the numerical result agrees with that from the experimental result on lightning impulse breakdown testing in the literature.
이 연구는 일본 중서부 지방에서 1996년 겨울철에 발생한 뇌우의 관측 자료를 분석한 것이다. 관측기간 중 35 회의 뇌우가 발생하였으며 발생된 뇌 방전 수는 4426개였다. 관측된 뇌 방전 수를 뇌 방전 종별로 구분하여 그 발생비율을 구하였고, 뇌 방전의 종류와 기압배치와의 관계도 분석하였다. 그 결과 구름 뇌 방전의 비율은 약 78%이었으며, 양극성 낙뢰가 42.3%로 나타났다. 동계의 낙뢰활동은 미약하나 0${\sim}$5시에 가장 강하였다. 또한, 낙뢰는 북서 계절풍이 강한 경우에 활발하게 발생되고 있음을 알 수 있었다. 다중뇌와 다지점 낙뢰의 분석결과 평균 다중도는 1.4이고, 평균 다지점 낙뢰는 1.2로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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