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广州两座高建筑物上闪击距离的二维光学观测

应用气象学报 2020年第2期31卷 156-164页

作者：齐奇吕伟涛武斌马颖陈绿文姜睿娇中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080

利用广州高建筑物雷电观测站的高速摄像机在2012—2018年拍摄到的发生在两座尖顶建筑物广州塔(600 m高,12次)和广晟国际大厦(360 m高,9次)上的21次下行地闪光学数据,结合广东电网闪电定位系统提供的回击峰值电流数据,统计建筑物高度和... 详细信息

利用广州高建筑物雷电观测站的高速摄像机在2012—2018年拍摄到的发生在两座尖顶建筑物广州塔(600 m高,12次)和广晟国际大厦(360 m高,9次)上的21次下行地闪光学数据,结合广东电网闪电定位系统提供的回击峰值电流数据,统计建筑物高度和回击峰值电流强度对闪击距离的影响,并探讨闪击距离与上行连接先导起始时间的相关性.结果表明:更高的建筑物上雷电的闪击距离更长,广州塔闪击距离的中位数约是广晟国际大厦闪击距离中位数的2倍;对于确定高度的建筑物,闪击距离有随着回击峰值电流增强而变长的趋势,且建筑物越高,对应的回击峰值电流也越强;在下行与上行先导连接前0.1 ms内,二者的平均速率之比小于4,且速率比值在0~1这一区间的样本最多,占比约65%.

关键词：高建筑物闪击距离光学观测回击峰值电流

考虑上行先导情况下建筑物闪击距离和吸引半径研究

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科学技术与工程 2016年第8期16卷 27-34页

作者：杨宁张其林侯文豪陈媛南京信息工程大学大气物理学院南京210044

现国内外的建筑物雷电防护标准广泛采用电气几何模型(EGM)来考虑防护效果,电气几何模型(EGM)主要是基于长间隙放电实验和若干半经验公式得出的,在得到等效结果的同时却未能从物理过程方面进行详尽的描述。而先导发展模型充分考虑了闪击... 详细信息

现国内外的建筑物雷电防护标准广泛采用电气几何模型(EGM)来考虑防护效果,电气几何模型(EGM)主要是基于长间隙放电实验和若干半经验公式得出的,在得到等效结果的同时却未能从物理过程方面进行详尽的描述。而先导发展模型充分考虑了闪击放电过程,从微观物理机制方面描述了闪击的发展过程,是一种比电气几何模型描述更加精确的闪电物理模型。使用先导发展模型通过对多种情况的模拟,得到了不同电流强度下建筑物闪击距离和吸引半径与建筑物高度三者间的关系。通过研究后发现在充分考虑上行先导情况的先导发展模型中,当建筑物高度较低且电流强度较小时,得到的闪击距离和吸引半径小于传统电器几何模型(EGM)结果。模型得到的结果表明了对于高大建筑物以及发生大电流闪击时,仅通过防护标准中得到的结果已不能充分满足保护需要。研究结果可为建筑物雷电防护设计提供更加切合实际的参考依据。

关键词：雷电防护闪击距离吸引半径上行先导

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基于正先导始发模型对建筑物闪击距离的计算

基于正先导始发模型对建筑物闪击距离的计算

考虑上行先导情况下的建筑物闪击距离和吸引半径

第32届中国气象学会年会

作者：王梦寒张其林南京信息工程大学大气物理学院

目前广泛采用的电气几何模型比较简化的认为,闪击距离仅由雷电流幅值来决定,且对高层建筑物的受雷状况分析尚未提出有效的计算方法,难以满足日益迫切的防雷保护要求。本文引入了一种新的模型—正极性迎面先导始发模型,该模型考虑了经典... 详细信息

目前广泛采用的电气几何模型比较简化的认为,闪击距离仅由雷电流幅值来决定,且对高层建筑物的受雷状况分析尚未提出有效的计算方法,难以满足日益迫切的防雷保护要求。本文引入了一种新的模型—正极性迎面先导始发模型,该模型考虑了经典流注始发理论、流注茎根部为锥形形状和空间电荷屏蔽的作用。采用上述模型,本文对在不同的回击电流峰值情况下不同高度的建筑物的闪击距离进行了计算,拟合出了闪击距离与闪电回击电流峰值和建筑物高度的关系表达式,同时,也拟合出了建筑物尖端处的电场与大气压强、湿度以及温度之间的关系。这可用于不同情况下的建筑物的受雷状况的分析,也为今后解决建筑物的防雷保护等实际应用问题提供了较好的依据。

关键词：闪击距离正极性迎面先导空间电荷建筑物防雷保护

来源： cnki会议评论

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考虑上行先导情况下的建筑物闪击距离和吸引半径

第32届中国气象学会年会

作者：杨宁张其林侯文豪陈媛秦微南京信息工程大学大气物理学院

现在使用广泛的建筑物雷电防护标准大都是基于电气几何模型（EGM）来考虑避雷效果,而电气几何模型在得到等效结果的同时却忽略了真实的闪击物理过程,仅将闪击距离与回击电流强度简单做了函数化处理。这些方法绝大部分是基于实验室长间... 详细信息

现在使用广泛的建筑物雷电防护标准大都是基于电气几何模型（EGM）来考虑避雷效果,而电气几何模型在得到等效结果的同时却忽略了真实的闪击物理过程,仅将闪击距离与回击电流强度简单做了函数化处理。这些方法绝大部分是基于实验室长间隙放电数据和半经验性质公式得到的,未能从物理过程方面进行详尽的描述。先导始发模型充分考虑了闪击放电过程中的变化情况,从微观物理机制方面描述了上行先导起始,上下行先导发展等方面,能够较为合理地阐述闪击的发展过程,是一种能够比电气几何模型描述更加精确的闪电发展物理模型。本文采用有限元方法进行建模,对先导始发条件采用Becerra-Cooray方法进行判断。通过对计算空间内不同参数配置情况下的模型计算,得到了建筑物闪击距离以及吸引半径与高度和电流强度之间的关系。通过对比结果表明,考虑上行先导存在的情况下,当建筑物高度较低且电流强度较小时,闪击距离和吸引半径小于传统电器几何模型得到的结果;而随着建筑物高度和电流强度增大,通过先导发展模型得到的结果逐渐超过电气几何模型。这表明了在高大建筑物上发生大电流闪击时,仅通过传统的电气几何模型得到的结果已不能满足充分保护的需要,在先导发展模型中由两栋建筑物得到的结果与单栋建筑物相类似。对于两栋高度不相等的建筑物,研究结果表明高大建筑物对周边低矮建筑物起到很好的保护作用,在一定范围内能有效抑制低矮建筑上行先导的始发,在下行先导到达低矮建筑始发上行先导有效高度前,先产生上行先导。并对不同电流强度下两栋建筑物的间距对闪击距离和吸引半径间的关系进行了讨论,在相同电流强度下两栋建筑物的相互影响距离基本与其高度呈线性关系。基于本文的研究结果可为建筑物以及相邻建筑物之间的雷电防护设计提供更切合实际的参考依据。

关键词：闪击距离吸引半径上行先导发展模型先导始发条件

来源： cnki会议评论

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滚球半径与闪击距离的比较分析

今日科苑 2010年第4期 263-263页

作者：和利霞肖稳安南京信息工程大学

滚球半径的取值是计算避雷针的保护范围中的一个关键问题。同时滚球半径的概念也贯穿整个雷电防护技术专业的教学中的多门课程,从雷电防护技术基础,到防雷工程设计与施工,同时这个概念容易与雷电防护技术基础中的闪击距离、雷击距等概... 详细信息

滚球半径的取值是计算避雷针的保护范围中的一个关键问题。同时滚球半径的概念也贯穿整个雷电防护技术专业的教学中的多门课程,从雷电防护技术基础,到防雷工程设计与施工,同时这个概念容易与雷电防护技术基础中的闪击距离、雷击距等概念混为一坛,究竟两者能不能等同呢,本文从闪击距离的提出开始,一步步说明两者在学术和应用领域的区别。

关键词：避雷针保护范围滚球半径闪击距离

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建筑物尺度对避雷针防雷性能影响的数值评估

解放军理工大学学报（自然科学版） 2016年第3期17卷 278-283页

作者：江志东李云霍立平邱实刘玮海军航空工程学院山东青岛266041 解放军理工大学野战工程学院江苏南京210007 解放军军事科学院科研指导部北京100091

为研究闪电先导与地面建筑物的相互作用,根据长间隙放电的物理过程建立了包含上行迎面正先导的三维负极性先导发展模型。利用模拟电荷法计算了电晕区的电位分布及电晕电荷量,作为上行正先导是否满足激发起始的判断条件,建立了上行正先... 详细信息

为研究闪电先导与地面建筑物的相互作用,根据长间隙放电的物理过程建立了包含上行迎面正先导的三维负极性先导发展模型。利用模拟电荷法计算了电晕区的电位分布及电晕电荷量,作为上行正先导是否满足激发起始的判断条件,建立了上行正先导的起始传播模型,利用该模型评估了建筑物形状特征对于闪击距离的影响。研究表明:随着回击电流峰值、建筑物垂直高度或避雷针高度的增大,闪击距离也逐步增大;在建筑物垂直高度不变的条件下,随着避雷针高度的增加,闪击距离逐步增大,当避雷针高度大于30m后,闪击距离的变化不再明显。

关键词：先导连接过程避雷针闪击距离

地闪回击的微秒级辐射场特征及近地面连接过程分析

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高原气象 1998年第1期17卷 44-54页

作者：郄秀书郭昌明张翠华刘欣生渡边贞司王道洪河崎善一郎仲野贡中村光一牛尾知雄中国科学院兰州高原大气物理研究所上海气象科学研究所日本岐阜大学日本大阪大学日本丰田高等专科学校日本名古屋工业大学

利用１μｓ时间分辨率的慢天线电场变化仪在甘肃中川地区雷暴过程中测量得到的大量地闪辐射波形资料，对地闪回击辐射场特征及回击的慢前沿过程进行分析，发现１８次正地闪和８５次负地闪首次回击前沿过程上升时间分别为１９．２μｓ（... 详细信息

利用１μｓ时间分辨率的慢天线电场变化仪在甘肃中川地区雷暴过程中测量得到的大量地闪辐射波形资料，对地闪回击辐射场特征及回击的慢前沿过程进行分析，发现１８次正地闪和８５次负地闪首次回击前沿过程上升时间分别为１９．２μｓ（方差６．１μｓ）和９．４μｓ（方差３．９μｓ），８４次负地闪继后回击的前沿过程为４．３μｓ，方差为３．１μｓ；正地闪首次回击的前沿过程占回击峰值的３０％～７０％，负地闪首次回击和继后回击前沿过程分别占回击峰值的２０％～６０％和１０％～３０％。正地闪首次回击的峰值电流和闪击距离均大于负地闪首次回击，前者分别为５６．０８ｋＡ和１３７．２ｍ，后者分别为１６．９２ｋＡ和６２．８ｍ，因此正地闪对地面物体危害较大。对回击前沿过程进行简单分析后，认为它是一个较复杂的过程，可能开始于向下的先导接近地面时连接过程开始的瞬间，之后电流波在连接点处同时沿相反方向上下传播，直到向下的电流波接近地面为止。

关键词：地闪回击辐射场闪击距离地闪近地面连接过程

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不同建筑物对雷云电过程的影响分析

电瓷避雷器 2017年第5期 20-24页

作者：周俊行鸿彦气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京信息工程大学南京210044 中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京信息工程大学南京210044 江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京信息工程大学南京210044

改变建筑物高度、宽度,利用时域有限差分法建立了闪电先导二维随机模型,模拟了雷云电过程,分析了不同建筑物状态下雷云放电过程中产生的上/下行先导长度、连接点位置和闪击距长度等参数。仿真结果表明:宽度不变,当建筑物高度从200 m增加... 详细信息

改变建筑物高度、宽度,利用时域有限差分法建立了闪电先导二维随机模型,模拟了雷云电过程,分析了不同建筑物状态下雷云放电过程中产生的上/下行先导长度、连接点位置和闪击距长度等参数。仿真结果表明:宽度不变,当建筑物高度从200 m增加到300 m时,下行先导的长度变短,同时下/上行导连接点的空间位置随之抬高,上行先导的长度基本不变;改变建筑物高度从200 m减小到100 m,下行先导长度增加并且连接点位置降低,上行先导长度基本保持不变;保持建筑物高度一样,改变建筑物宽度不影响上/下行先导的长度以及连接点的空间位置;改变建筑物高度、宽度,闪击距离长度保持在一定范围内不发生明显变化。

关键词：二维随机模型闪击距离建筑物状态

建筑物对大气电场畸变与闪电连接过程的影响分析

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建筑物对大气电场畸变与闪电连接过程的影响分析

作者：周俊南京信息工程大学

学位级别：硕士

建筑物的雷电防护一直是雷电物理研究的重点问题之一。单独的高大建筑物或建筑物群中较高的建筑物,易激发上行先导,因此其遭受雷击的事故较多,容易造成严重的经济损失。研究建筑物形态对晴天大气电场造成的畸变影响,以及不同建筑物状态... 详细信息

建筑物的雷电防护一直是雷电物理研究的重点问题之一。单独的高大建筑物或建筑物群中较高的建筑物,易激发上行先导,因此其遭受雷击的事故较多,容易造成严重的经济损失。研究建筑物形态对晴天大气电场造成的畸变影响,以及不同建筑物状态对闪电连接过程中的影响作用是当前建筑物防雷研究的重点。本文分别研究了不同高度、不同宽度建筑物和不同距离建筑物群对大气电场产生的畸变影响和闪电发展过程的影响,建立了闪电先导二维随机发展模型,模拟闪电发展过程中不同形态建筑物以及接闪杆对建筑物接闪过程的影响,通过大量数据的统计分析,指出建筑物防雷的方法。具体研究如下:通过有限差分法计算二维泊松方程,得出建筑物周围的电位分布情况。研究了建筑物顶端的高度,宽度以及建筑物之间的距离对大气电场的畸变作用,给出了对应近似拟合公式,结果表明,筑物顶部的畸变电场强度与建筑物的高度近似成正比,在一定范围内随着建筑物宽度增加而减小;建筑物之间距离在一定距离范围内时,高建筑物会减弱低建筑物顶部两侧拐角处的畸变电场线密度,高、低建筑物高度差越大,保护距离越大,说明了高建筑物更容易被击中原因。基于时域有限差分法建立了先导二维随机发展模型,模拟了闪电发展过程,分析了不同建筑物与接闪杆状态下雷云放电过程中产生的先导长度、连接点位置和闪击距长度等参数。结果表明,建筑物和接闪杆的高度影响下行先导的长度和先导连接点位置;建筑物宽度与接闪杆的位置对闪电发展过程和闪击距离不产生明显影响。利用先导二维随机发展模型研究了闪电过程中接闪杆接闪的情况,分析了单建筑物上单根以及多根接闪杆和高、低建筑物的接闪情况,结果表明,接闪杆的接闪情况与先导发展位置的水平距离以及接闪杆的安装位置有关,高建筑物顶端接闪杆对空间电场产生的畸变效应最强。本文通过研究建筑物与接闪杆的不同状态对闪电发展过程造成的影响,结合闪电先导二维随机发展模型,统计分析了闪电发展的多种情况,对建筑物的防雷具有一定的理论意义和实际应用价值。

关键词：随机发展模式闪击距离接闪杆建筑物状态闪电先导