雷电灾害风险评估中Pc因子选择方法

Pc因子是指雷电灾害风险评估中雷击建(构)筑物导致电气电子系统失效的概率参数值,该因子的选取方法直接影响评估结果的准确度.通过对Pc因子的分析,从概念出发,探讨定量计算该因子参数值的方法,得出结论:选取Pc因子的参数值既要依据国家标准判断分析电涌保护器(SPD)的设计合理性及SPD的保护局限性,又需要通过当地闪电定位历史资料的统计分析来确定雷电流峰值的分布概率;Pc值的选取应在确保评估对象SPD设计科学、有效的基础上,通过分析评估位置雷电流峰值概率,判断SPD的保护概率,以定量确定Pc因子的参数值.     

雷击风险评估中损害概率PB和PSPD参数的计算分析

通过对雷击建筑物所造成建筑物及其内部系统损害原因的分析,结合《雷电防护》GB/T21714系列标准,分析得知GB/T21714.2中损害概率PB和PSPD与雷电流的概率分布和LPL（Lighfning Pretection Level,雷电防护水平）对应的雷电流极值有关。PB的数值等于雷电流大于LPL对应雷电流最大值的概率,与其小于雷电流最小值的概率之和;PSPD的数值等于雷电流大于LPL对应雷电流最大值的概率。同时指出,《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010中各个LPL的损害概率PB和PSPD不应直接采用GB/T21714.2中的规定值,应根据GB50057给出的雷电流参数进行计算,或利用雷电监测网的资料,获取建筑物附近一定范围内的云地闪数据,统计得到雷电流概率分布函数,依据该雷电流概率分布函数来计算PB和PSPD。     

上海青浦CINRAD/SAD雷达和南汇WSR-88D雷达数据对比分析

上海青浦CINRAD/SAD雷达和南汇WSR 88D雷达型号不同,并且采用不同的双偏振技术升级方案,实际业务运行中2部雷达存在一定的数据偏差。为了对雷达的探测性能进行定量评估,在共同探测区域遴选2022年7—9月及2023年6月共30个过程3933个时次数据,以稳定性降水与对流性降水分类并按强度分级进行对比,评估了反射率因子ZH,差分反射率ZDR,相关系数CC和差分传播相移ΦDP的水平分布特征及随方位变化趋势,雷达灵敏度随仰角变化趋势以及ZH和ZDR偏差的定量统计。结果表明：2部雷达ZH的观测结果接近,青浦CINRAD/SAD雷达的ZH,CC和ΦDP受地物及避雷针影响较大,随方位变化不稳定,青浦CINRAD/SAD雷达在低层的非气象回波滤除效果较南汇WSR 88D雷达差。2部雷达ZH和ZDR的偏差在ZH大于40 dBz的区域较大,ZH平均偏差为0.9 dB,ZDR为-0.14 dB。本文基于台风、冰雹、短时强降水和梅雨降水数据,定量化评估了上海2部S波段双偏振天气雷达数据之间的差异,为后续算法改进以及数据订正提供参考。     

基于电气〖CD*2〗几何理论的建筑物受雷击致物理损害概率计算

雷电灾害风险国家标准GB/T217142-2008风险管理中,把雷击建筑物导致物理损害的概率PB作为防雷级别(LPL)的函数取值,没有考虑建筑物的尺寸等参数,较为笼统。本文利用电气〖CD*2〗几何理论（Electro Geometric Model, EGM）,建立雷电击中建筑物的模型,研究PB与建筑高度、接闪器高度及安装位置等建筑物本身的参数关系,结合雷电流概率模型推导出更加有针对性的PB计算方法。将此方法用于实体建筑物PB值的计算,与国标给出的值进行比较。结果表明,使用EGM算法计算PB比使用国标给出的参数和方法计算的建筑物雷击风险值普遍增大。论证了这种方法的实用性意义。     

香港地区加权平均温度特征分析

利用香港Kings Park探空站(站号45004)2003—2009年探空资料回归了大气加权平均温度Tm、地面温度Ts、气压es和水汽压Ps的线性公式.通过比较分析发现Tm Ts单因素回归结果和Tm Ts、es、Ps多因素回归结果没有显著差异,但基于本地化探空数据的回归公式精度比Bevis公式高;增加样本数回归分析并不能显著提高公式精度,采用最近一月探空数据回归公式即可很好地由Ts拟合下年Tm,拟合均方根误差(F RMS)为1946 K;用2003年数据回归出的经验公式Tm=11329+05 863Ts去拟合2004—2009年的数据,拟合均方根误差〖JP2〗基本没有差异,因此某地Tm Ts经验公式一次回归可长期使用．通过对全国83个国际交换站2009年探空数据回归得出我国大陆地区最新Tm Ts经验公式为Tm=〖JP〗53244+0783Ts,该一般公式拟合均方根误差与本站数据回归剩余均方根误差(RRMS)相当,可代替本地公式广泛使用．     

基于多尺度标准化降水指数的陕西苹果主产区气象干旱分析

利用陕西省30个苹果基地县气象站1961—2010年50年月降水资料,计算陕西苹果主产区3、6、9和12个月各尺度的标准化降水指数SPI3、SPI6、SPI9和SPI12。结果表明陕西苹果主产区年SPI12、春夏秋SPI9以及秋季SPI3整体呈线性下降趋势(P<0.05),总体趋于干旱,且干旱强度有所加重。陕西苹果主产区轻度、中度、重度和极度气象干旱发生频率分别为16%、6%、4%和0%。使用克里格插值法绘制1961—2010年陕西苹果主产区年气象干旱频率分布图,其分布表现为自南向北间隔分布且关中果区干旱频率最高;春夏秋气象干旱频率分布上表现与年气象干旱频率近似;冬春气象干旱频率分布上大体表现为南高北低,东西中间低两边高,春夏气象干旱频率分布在东西南北上均大体表现为中间高两边低;季节气象干旱频率分布表现不一,总体上除春季关中果区气象干旱频率最高外,其余季节均为渭北东部果区气象干旱频率最高。加之陕西苹果基地县中76.4%的苹果园不具备灌溉条件,故该研究对建立具有针对性的防旱抗旱措施及应急预案均具有重要意义。     

ZDR柱识别方法在海南地区的应用

基于双偏振天气雷达的相关研究大部分集中在雷达如何识别粒子相态、精细化探测云系垂直结构方面，专门针对差分反射率因子ZDR柱的识别研究相对较少。通过对海南地区对流云系特征进行分析研究，提出一套基于双偏振雷达探测数据（2020—2021年）的ZDR柱识别方法，结合多源资料对发生在海南地区的2次对流天气过程展开分析，〖JP2〗验证ZDR柱识别效果。结果表明：①ZDR柱通常在对流云系前中期较为深厚，最大可达0 ℃层以上3～5 km，〖JP〗在空间分布上ZDR柱与雷达径向速度的辐合有密切关系，其正负径向速度对的差值与ZDR柱的强弱变化规律呈正相关，并且深厚的ZDR柱较大概率出现在对流云系运动方向的前缘位置，与对流云团雷达反射率因子较大区域（≥50 dBz）有明显的对应关系；②ZDR柱最大深度的变化趋势同雷达回波顶高和垂直累计液态水含量有弱相关性，雷达回波顶高和垂直累计液态水含量的变化通常滞后于ZDR柱深度的变化（约12～15 min）。该方法具备识别海南岛地区ZDR柱现象的能力，可以在分析强对流天气过程、人工影响天气指挥和短临灾害天气预警等方面发挥应用效益。     

自然风景区雷电灾害风险评估方法研究

根据模糊理论和层次分析的方法,建立自然风景区雷电灾害风险评估模型。以三峡某自然风景区为例,选取符合该景区特性的准则层和方案层及其参数值,评估雷击人员伤亡损失风险,提出切实有效的整改措施。评估结果表明:该自然风景区雷电灾害风险较高;闪电密度、雷电流强度、雷电预警和响应系统、直击雷防护措施以及防接触和跨步电压措施对该自然风景区雷电灾害风险影响程度最大;为了减小雷电灾害风险,该自然风景区应建立雷电预警和响应系统,设置临时避雷场所,完善直击雷防护措施以及防接触和跨步电压措施,并进行防雷装置安全性能常规检测。     

电气-几何模型在雷击风险评估中计算Cd值的应用

雷击风险评估中,考虑周围物体对评估目标物直接雷击次数的影响而引入了位置因子Cd,若Cd取值不能真实反映影响程度,将导致评估结果出现较大误差。本文利用电气—几何模型,根据周围物体和评估目标物高度以及两者的间距,按照绕击的计算方法,计算最大绕击电流Im,进而求得大于Im雷电流概率P,位置因子Cd取值确定为（1-P）值。     

雷电流幅值特征分析及在雷电灾害风险评估中的应用

通过福建省闪电定位系统监测到的2007—2011年的闪电定位数据,并利用SPSS与MATLAB等软件对其进行分析与统计。了解福建省范围内所发生闪电的雷电流幅值集中分布范围与雷电流累积概率的特征,并通过软件与现行雷电流幅值累积概率的公式进行数据拟合,总结最适合福建省雷电流幅值累积概率的计算公式。同时,结合广泛用于雷电灾害风险评估中的IEC 62305-2010的评估方法,对雷击建筑物导致的物理损坏概率（PB）等参数提供界定的参考。     

天津地区雷电流幅值及累积概率分布特征

为研究天津地区雷电流幅值特征,选取2008—2018年ADTD闪电定位数据,研究分析了雷电流幅值时间分布特征和累积概率分布特征。结果表明:天津地区11 a间共计发生闪电106474次,负闪占比89.26%,远高于正闪;雷电流幅值主要集中在2—100 kA,占闪电总数的97.76%,160—200 kA范围内的闪电次数较少,平均正闪电流强度明显大于负闪电流强度;雷电流强度季节特征较为显著,正闪雷电流强度呈双峰分布,负闪雷电流强度分布较为平均,春季正闪活动频繁,秋季次之,夏季负闪频发,冬季雷电活动发生较少,以正闪居多;雷电流高于25 kA时,正闪电流幅值累积概率显著高于负闪,低于25 kA时,负闪电流幅值累积概率高于正闪。负闪电流幅值的累积概率分布与总闪更为接近,与正闪分布差异显著,闪电总数电流累计概率分布主要受负闪影响。通过对比分析发现IEEE工作组(电气与电子工程师协会)推荐的累积概率分布函数更适合于天津地区,特别是雷电流幅值在25—55 kA范围内时,累积概率与推荐公式基本相同。将天津地区雷电流幅值累积概率公式尝试应用于雷电灾害风险评估中,可为精准确定雷电灾害风险评估参数P_(B)取值,精确计算雷击建筑物损失风险提供参考。     

基于自然闪电下的限压型SPD残压特征分析

选取2017年6月15日和7月8日的2次人工引雷试验人工触发闪电数据,对采集系统记录了2次有明显残压波形的数据进行分析,结果表明:2次人工触发闪电的平均回击雷电流幅值为11.00kA,平均雷电流波形10%~90%的上升时间为0.24μs,平均雷电流的半峰宽度为10.98μs,平均雷电流的回击波形10%~90%的上升陡度38.20GA/s。2次人工触发闪电的平均残压持续时间为387.1μs,残压峰值平均值为969.4V,残压平均值为759.6V。自然闪电通常具有多回击、回击间隔时间短、放电过程复杂多样等特点,有可能破坏SPD热稳定性,加速老化,甚至可能被击穿;而该试验中SPD没有被损坏,主要是因为:人工触发闪电造成架空线路近距离发生闪电感应,尽管SPD的残压值高,但是电流比较小,所以SPD承受的能量不大。     

金沙站雷电特征及其雷电防护技术探讨

利用金沙大气本底站2006年7月至2007年12月雷电观测资料及2006-2007年闪电定位资料、咸宁市1960-2004年的雷电观测资料.通过实地考查、气象资料论证和分析,对金沙站雷电特性、雷电活动规律和雷击风险情况进行了分析.结果表明:金沙大气本底站雷暴日数接近于咸宁市,雷电流强度最大幅值和雷击密度郜高于周边地区,建筑物、电气线路和活动人员处于易落雷区,发生直接雷击的风险较大.运用防雷的理论技术结合相关技术规范的要求,提出了金沙站的防雷应从直击雷保护、电涌保护、地网设置、等电位措施、屏蔽措施、综合布线等方面综合考虑,要遵循有关规范并适当提高标准进行防护,建筑物应按二类防雷标准进行设计,站区内的建筑物、设备、线路及活动人员均应处于LPZOB区,电子信息系统防雷等级确定为A级,SPD设计不少于3级,第一级SPD的通流量50～80 kA(10/350μS波形)为宜.     

电子信息系统雷击风险评估方法及其应用

根据武汉市所辖汉口、江夏、新洲、黄陂、蔡甸等5个气象站近40年(1961-2000年)平均年雷电日数资料。采用建筑物电子信息系统雷击风险评估计算方法,对武汉市一幢通信大楼电子信息系统的雷击风险进行了评估。其结论是．该通信大楼电子信息系统雷电防护等级为A级,对其电源系统应采用4级浪涌保护器(SPD)加以保护,对其信号系统应采用3级SPD加以保护。     

深圳市气象观测梯度塔雷电流测量配置及初步结果

深圳市气象观测梯度塔自然闪电观测平台开展雷电流采集系统、高速摄像系统、大气平均电场测量、磁场测量、快慢电场测量等多要素的观测实验。主要介绍雷电流测量配置及前期测量遇到的问题,并提出了对采集系统进行浮地处理以及针对雷电测量设计的防护隔离解决方案,初步分析了测量结果、具体分析了雷电流C20170504-1的波形特征,指出该次自然雷击电流陡度较大且继后回击强度显著高于IEC62305给出的防雷设计的雷电流参数值。     

RS-232端口光电隔离型电涌保护器

根据气体放电管和瞬态抑制二极管的保护特性,合理选择退耦元件参数,实现多级SPD间的能量配合,并结合光纤的保护性能设计RS-232接口的保护电路.最后利用雷电冲击试验平台LST-6kV/3 kA、ICGS冲击平台以及DF1641C函数发生器对保护电路进行实验,以验证设计的方案.实验结果表明:在加上保护器件后,通信端口的抗雷电过压能力得到了很大的提高,并且加入该保护电路以后基本不会对原电路产生插入损耗.     

南昌雷电监测数据在雷击风险评估中的应用

利用由江西省闪电监测网获取的南昌地区2004—2010年雷电监测资料,计算评估对象周围5 km范围内的雷击密度,雷击主导方向、次主导方向以及雷电幅值参数。结果表明,使用监测数据计算得到的雷击大地的年平均密度值,比用雷暴日计算得到的值得更精确、更符合实际情况;分析得到评估对象所在地雷击主导方向、次主导方向,能为雷击风险评估提供真实数据;根据评估对象周围雷电流幅值概率的分布特征选择的雷电流幅值,使电涌保护器雷电流参数选取更加科学、准确。     

贵州省雷电流幅值的累积概率分布

统计2006—2009年贵州省基于闪电定位仪的雷电定位系统监测的全省雷电流幅值数据,通过作图的方式与国家通用的经验公式比较,并采用最小二乘法中添加指数、多项式趋势线的方式,对贵州省雷电流幅值累积概率曲线进行拟合回归分析,得到其雷电流幅值累积概率一般公式,指出该公式与通用经验公式的差异及公式存在的不足。     

Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性

通过试验的方法,采用脉冲电流发生器,对不同标称放电电流的Ⅱ级试验SPD,施加波形为10/350μs的电流波,考察Ⅱ级试验SPD所能通过的冲击电流与其标称电流的关系,从而对用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性进行分析。试验结果表明:试验中的四个不同品牌型号的Ⅱ级试验SPD分别能通过其标称流0.075、0.075、0.1、0.125倍的冲击电流值,平均理论偏差为-6.25%,与相关理论研究相符;用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流是可行的,但对于所能通过的冲击电流与标称放电电流的比值,不同品牌和型号之间有较大差异。由于受市场上实际产品的限制,在实际应用中,用Ⅱ级试验SPD代替Ⅰ级试验SPD作为第一级SPD可行性低。     

电气系统中电涌保护器的雷电流能量配合设计

分析了电涌保护器(SPD)使用中所涉及到的雷电流能量配合设计。首先分析了单级SPD与被保护设备之间的配合,使用最大振荡距离和耦合距离的计算公式来测算配合的成功性;其次分析了多级SPD之间的配合,着重分析了两级SPD(开关型和限压型组合)的配合,并采用瞬态级间电压降微分方程作为能量配合中所必须遵循的关系式,以及用不同雷电流波形来计算解耦合器的大小,最后提出一个可行的SPD能量配合设计基本步骤。