摘要：为了考核某系留缆绳雷电流传导过程中的损伤效应，对缆绳同时注入模拟雷电流A波和C波来测试缆绳防雷编织网载流能力。试验表明：雷电流传导试验结束后，缆绳I段接头处电弧起火，尾套内铜丝搭铁线与金属转接件外壳连接处断裂，更改接头连接方式后通过；缆绳11段外观无明显损伤。从搭铁线的热效应和电动力两方面理论分析试验结果，证明缆绳的雷电流传导能力符合要求。该试验结论对同类型缆绳的雷电防护设计具有一定指导意义。

    系留气球是一种充满氦气漂浮在低空（一般在5 km以下），并使用缆绳将其与地面控制车连接在一起的气球，且缆绳是系留气球唯一和地面连接的纽带。然而，带有大量雷电荷的积雨云一般距地高度在2-10km左右，因此系留气球很容易处在雷电强电场区而遭受雷击。当遭受雷击时，雷电流会通过系留气球的防雷系统泄放，防雷编织网若载流能力不够，则很可能因过负荷而爆炸。为此，遭遇雷击时，缆绳的载流能力将直接影响整个系留气球系统的安全。
    国外在该方向的研究主要集中在20世纪后期，近期相关研究报道并不多见，并以发明专利居多。文献中提出了一种雷电防护加强的系留气球缆绳设计方案；文献中针对埋藏线缆的防雷设计，提出了一种利用雷电流峰值得到多种接地电阻电阻率的公式；文献设计了一种线缆雷电抑制结构，当雷电流馈人电子设备时，这种锥形结构件将提高阻抗从而抑制电流。
    在国内，文献对低空系留气球缆绳防雷设计进行了综述；文献对有缆绳的感应雷电流效应总结了三种工程常用的二次设备保护方法；另外，还有人阐述了系留气球缆绳防雷编织网的防雷原理。基于强电磁环境防护技术航空科技重点实验室，本文对某缆绳的防雷设计进行200kA雷电流传导试验，对其导流能力的有效性进行验证和分析。

    1 缆绳结构
    系留气球缆绳组件由缆绳1段和缆绳II段构成。缆绳I段为绝缘子组件至缆绳天线段，其中绝缘子段内部无铜丝编织层，尾套为绝缘材料，用于实现辐射体段与锚泊车设备和球上设备的电磁隔离，具体结构如图1（a）所示。缆绳II段为缆绳天线段，天线辐射体段用于实现甚低频信号的发射，其实际长度约为2 000m，内有铜丝编织层，外护套为半导电材料，缆绳天线段导流层为金属线编织网，截面积为9 mm2，直流电阻为3. 8Ω/km，横截面示意图如图1（b）所示。

    2 试验方法
    2.1试验原理
    缆绳直接效应的原理是在其内部的防雷金属编织网一端（其中I段处由金属连接件导人电流）注入的雷电流分量，经金属编织网传导后从另一端流出，经搭铁返回。按照文献规定的试验方法执行，缆绳试验原理如图2所示。控制装置依次导通放电开关KA、Kc，使雷电流分量A、C通过传导方式进人试验件。每个雷电流注入点放电一次，雷电流波形依据文献规定，电流分量A的峰值为（200±20） kA，持续时间不大于500μs，作用积分为（2. 0×10 6±0.4×10 6）A2·s；电流分量C平均幅值在200～800A，持续时间为0. 25～1s，库仑量为（200±40）C，波形必须是单向的。雷电流波形示意图如图3所示。



    2.2试验件安装
    安装过程中，试验件固定在绝缘平板上。对于缆绳I段，电极通过铝排与金属转接件紧固作为雷电流注入端，将天线段露出的铜编织网与两个铝排紧固，然后经铝排接地；对于缆绳II段，除了雷电流注入点直接与缆绳铜编织网固定外，其它安装步骤同I段。为了保证雷电传导特性与真实情况一致，回路连接时应尽量将额外的电磁力减到最小。缆绳雷电流传导试验安装如图4所示。

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