超⾼高层建筑物雷电资料分析

2021-11-20 · 阅读169

雷电由于具有高电流、高电压和瞬时瞬变的电磁场等特点,常常对建构筑物、电力系统、电子电气系统造成损害,甚至造成人员伤亡。有文献研究了雷电对珠江三角洲经济的影响:雷电灾害占总灾害造成损失的6%左右，最高年份可达9.52%,雷电灾害已经成为影响珠江三角洲地区的第4大灾害”。近年来,随着城市化加快和超高层建筑增加,超高层建筑物如何有效进行防雷保护逐渐受到重视。已经有部分学者研究表明闪电活动的发生具有区域性或局地性，受地域、地形影响很大，除与气象因素有关以外,还与不合理的区域产业结构布局、城镇布局,以及项目所处地理环境有关。钟幼军等A对黑龙江省雷电活动进行分析,得出山地是雷暴的重要源地;王学良等对湖北地区云地闪电分析得出正闪占总闪比例较低,与气温高低季节呈现反相关。本研究通过对超高层建筑物所在地近10年闪电定位资料进行统计,得出超高层建筑物建成前后雷电活动某些特征规律,分析超高层建筑物防雷重点，探讨防雷设计要点。

超高层建筑物闪电资料分析

1. 1资料来源

闪电数据来源于1999- 2014 年广州市雷电监测定位系统监测数据。研究样本范围内超高

层建筑物所在经纬度的3 km的闪电数据。

1.2分析方法

运用GIS技术对地闪资料空间统计分析。对闪电资料分析时,首先获取空间单元格范围内

发生的闪电次数,统计分析出闪电分布的格点数据;然后根据格点数据利用插值算法进行格点填充,统计得出插值分布图。运用量化分析,对雷电频次和雷电流相关参数的数理统计分析

1.3广州市3处超高层建筑物闪电统计及特征选取

广州最高的建筑物广州塔(高600m)来进行研究,同时，为了排除偶然性,选择珠江新城西塔(高432 m)和广东电信广场(高260 m)进行比较。数据分割点如3个建筑物建成年份(广州塔、珠江新城西塔2009年建成,广东电信广场2005年建成)，其中,将数据分段建成前和建成后分别进行统计,通过对数据对比进行分析,分析相关特征。广州塔和珠江新城西塔建成前选取时段均为1999 年1月一2008 年12月,建成后选取时段为2009年1月一2014 年12月;广东电信广场建成前和建成后的时段分别为1999年1月-2005年12月和2006年1月--2014年12月。

通过分析3个超高层建筑物建成前后年月日闪电频次、地闪密度、最大值雷电流、均值电

流,及落雷方向,得出如下结果:

1)对建筑物附近3 km进行地闪密度统计分析,结果如下图所示。广州塔、珠江西塔及广东

电信广场建成后，地闪密度明显增加，由此可以得出超⾼高层建筑会导致当地闪电频次增加!

2)广州塔建成前后出现最大值雷电流减小，均值电流增大情况,80~ 100和100 kA以上雷电流频次比例明显增多,其他2个高层建筑也可以验证此变化，如表1和表2所示。主要是由于受高层建筑物影响,雷云放电的机会多,易引发地闪，地闪的数量较多。但也因此地闪被频频引发,雷电能量可得到充分的泄放,导致每次地闪的能量都相对较弱。

3)3个超高层建筑建成后对闪电在各方向上的分布造成了一定的影响,闪电频次分布更为集中,由此可以推论超高层建筑由于其高度更易接闪,对闪电在各方向上的分布造成了一定的影

响,导致落雷地点分布更加平均,主要集中于高层的建筑物周围,具体见下图。

作者：王亚静，周宝琴，王学孟
( 广州市⽓气象公共服务中⼼心)
中为防雷https://www.zvspd.com