近地面电晕电流组网观测与数据分析

利用强电场环境中金属尖端会产生电晕放电的原理,结合无线数据传输技术,研制开发了电晕电流测量仪及其无线组网观测系统。外场试验结果表明,该套系统能够实现一定区域范围内电晕电流的组网观测。通过对电晕电流和环境电场同步观测数据的分析,得到了正、负环境电场下产生电晕电流的电场阈值以及正、负电晕电流与正、负环境电场的关系式。分析表明,利用电晕电流的测量,能够比较真实、准确地对环境电场强度进行反演。

旅游景区雷电灾害特征及防御研究

在2000-2013年全国322起旅游景区雷电灾害统计的基础上,根据不同景区的雷灾特征,将旅游景区分为风景区、寺庙观堂、公园广场、文博院馆、森林公园等五类,分别给出了不同景区容易遭受雷击的部位及雷灾特点,并给出了相应的雷灾防御方法;给出了旅游景区人员伤亡情况,发现旅游景区雷灾中,旅游者的伤亡现象严重,分析了造成人员伤亡的雷击环境及应对措施。发生过雷电灾害的地方容易再次发生雷灾,对旅游景区雷电防护尤为重要。

古建筑物雷击灾害特征

通过对古建筑雷击灾害的调查,分析了古建筑遭受雷击部位的分布规律,发现吻兽等突出部位、古树、塔亭、服务设施等是古建筑容易遭受雷击的部位;发现有雷击历史的古建筑容易再次遭受雷击,分析了古建筑遭受雷击后起火的原因,统计了古建筑遭受雷击后造成的人员伤亡比例;讨论了古建筑物遭受雷击的原因,得出地理位置、古建筑的自身结构、树木引雷、古建筑内部环境变化、年久失修进水潮湿等因素是古建筑易受雷击的原因。

基于AHP的文物建筑防雷分类研究

通过对文物建筑雷电灾害规律的分析,提出将文物建筑的重要性、雷击密度、所处环境、服务设施、文物建筑高度、周围树木、自身结构、雷击史等作为文物建筑防雷分类的评估指标,采用层次分析法(AHP)确定指标权重。根据文物建筑保护等级、遭受雷灾规律、雷电活动情况以及现行国家标准将评估指标分类,参考里克特量表及等权指标体系对评估指标进行评价,建立了文物建筑防雷分类评估模型。

无人机航拍技术在雷电防护中的应用

无人机航拍技术是无人机与摄影技术的结合,是通过飞行器技术、通讯技术、GPS差分定位技术和图像技术的融合实现的一种无人机遥感技术。本研究应用的多旋翼型无人机具有成本低、应用灵活、高效、安全性高、可实现危险区域探测等优势,最高飞行速度为60km/h,最快爬升速度为10m/s,最高飞行高度可以达到3km,并能够轻松搭载微单相机或单反相机执行观测任务。将无人机航拍技术应用于防雷工作,通过测试发现利用无人机航拍技术可以解决一些防雷工作中人工无法处理的问题,包括:高塔、坡屋顶建筑的外部防雷装置的检查、雷击灾害调查及建筑物结构尺寸的估测;对于建筑群的防雷检查,可以大大提高工作效率。无人机航拍技术在雷电防护领域具有良好的应用前景。

利用滚球法反推求解新一代天气雷达站避雷针高度

新一代天气雷达站雷电防护设计的安全性和可靠性是保障雷达站设备正常运转的重要前提,特别是直接雷击防护方案的设计。本文利用滚球法给出了求解新一代天气雷达站避雷针高度的反推方法,分别计算了一定条件下采用2支、3支、4支避雷针方案所需的避雷针最低高度,并利用三维绘图法测量、验证。结果显示,滚球法计算结果和绘图模拟结果一致,通过对比分析得出,采用3支避雷针对称分布的保护方案为新一代天气雷达站避雷针设计最佳方案,采用3支避雷针的方案,屋顶边缘至天线罩的水平距离需大于3.34m。

太原一次持续性雾霾天气过程中大气电场特征及影响因子

利用山西省太原观象台的大气污染资料和小店气象站的气象观测资料,对2013年1月19—23日太原地区一次持续性雾霾天气过程的大气电场特征进行分析。结果表明:(1)雾霾过程中大气电场发生剧烈变化,不仅极值有较大变化,出现陡升陡降,且电场极性出现多次转变,电场强度的绝对值比晴天大气电场减少30%;(2)雾霾天气下大气电场与相对湿度有较高的负相关性,相对湿度较高是雾霾过程中大气电场值变为负值的主要原因;(3)相对湿度降低导致气溶胶脱水形成干气溶胶是雾霾过程中大气电场转为正值的主要原因,大气电场形成机制的影响使得部分时段在相对湿度降低时大气电场仍为负值。

2008-2010年北京地区云地闪时空分布特征

利用北京地区ADTD地闪定位资料,分析了2008 2010年北京地闪的时空分布特征。研究发现,正地闪次数占总地闪次数的6%,地闪的平均电流强度为24.55 kA,正地闪的平均电流强度为负地闪的3倍。北京地区地闪月变化呈双峰结构,频次高峰月份为6—8月,正地闪呈单峰结构,峰值出现在7月。日变化的闪电频次高峰期主要出现在16 19时和00 05时两个时段。地闪频次高的区域主要集中在密云、平谷、顺义东北部和房山西部。有些地区呈现出地闪密度不高,但高回击电流的地闪频次和比例较高的特点。

2005—2014年北京市雷电灾害特征分析

利用2005—2014年北京市雷电灾害资料和2008—2014年北京市ADTD闪电定位资料,统计分析了北京市雷电灾害和闪电的特征。结果表明:2005—2014年北京市有记录的雷电灾害共532起,年平均雷电灾害为53.2起,年平均直接经济损失超过300万元。北京市雷电灾害主要发生在6—8月,其中6月雷电灾害发生最多;雷电灾害主要集中出现在17—23时,其中19时雷电灾害出现最多。北京市城六区和顺义等地区雷电灾害密度较大,总体呈城区多、郊区少,南部多、北部少的特征。雷电灾害主要发生在民用、企业、五大行业(交通、电力、通信、石化、金融)和旅游等行业,雷电灾害对象主要为办公电子电器(54.12%)和家用电子电器(30.47%),雷电灾害主要发生在生活场所、办公场所及生产场所。雷电灾害和自然闪电时间分布基本吻合,二者空间密度略有差异。

特殊建筑物雷击截收面积计算

从计算雷击截收面积的逻辑关系出发,以斜坡类建筑和圆顶形建筑两类特殊建筑为例,通过建立相关模型和数学公式,分析计算应从何位置按照何扩大宽度往外偏移能准确地求出截收面积。对于单檐斜坡类建筑、重檐建筑或古塔,根据房檐到屋脊(塔尖)的水平距离和垂直距离的关系,判断出应该按房檐还是屋脊(塔尖)偏移。对于圆顶形或椭圆顶形建筑,利用建筑屋顶的数学公式,建立了到圆心中轴线距离的数学公式,并对其求导数,得到了导数为0时点的横、纵坐标,此点即为偏移点位置,同时得到了对应的扩大宽度。利用AutoCAD偏移及求面积命令得到截收面积,为防雷设计及雷电灾害风险评估中雷击截收面积的准确计算提供参考。

城市轨道交通高架站雷击时磁场空间分布模拟

雷击建筑物引起的电磁干扰问题是建筑物雷电防护的重要研究课题。利用有限元法(FEM)模拟得到轨道交通高架站遭雷击时磁场空间分布并分析了其特征。给出了在IES电磁仿真软件中利用有限元法进行磁场数值模拟的方法,以北京市房山地铁线长阳高架站为例,通过建立模型、设定材料、施加激励源、网格剖分、后期处理等步骤,定量得到雷击时该高架站内的磁场分布数值,作出了磁场空间分布图,分析了所得磁场特征,确定了雷击磁场干扰的强度和范围,提出了对应的防护方法和措施。计算了采取屏蔽措施后的高架站磁场衰减及设备到引下线的安全距离。

开放段长城敌台接闪器的设置

在开放段长城的敌台上设置接闪器,既要考虑其型式和保护范围,还应充分考虑到设置接闪器对敌台墙体的扰动及对长城整体风貌的影响。本文提出了对长城敌台的直击雷保护,宜采用接闪杆和接闪带的组合型式作接闪器。在执行对长城最小干预的文物保护原则基础上,根据长城的防雷类别,运用滚球法保护原理,针对可登临敌台游人的保护,提出了接闪杆应设置在敌台垛墙4个外角处、高度宜控制在4.5m以下,指出采用接闪杆保护游人仍存在一定的局限性;明确了设置在不可登临敌台上接闪杆的高度不宜超过1m。探讨了减少接闪杆数量的可能性,结论为:当接闪杆少于4支时其高度将显著增加,对长城本体的扰动及风貌影响明显,不宜采用。提出了对游人可能接触到的接闪杆金属部位应采取防接触电压的保护措施。

加油站雷电灾害特征分析

通过对全国2000～2012年的969起加油站雷电灾害的统计分析，探讨了加油站容易遭受雷击的原因及防御措施。研究表明：加油站雷电灾害主要危险在于雷电流由不同的线路侵入造成电子设备的损坏，其次是雷击引发火灾、建筑物雷灾。加油系统设备、办公系统设备、配电系统设备是容易遭受雷击的设备；加油系统设备中加油机的主板，办公系统设备中的网络计算机，电力系统中的电涌保护器是雷击事故高发区。