[發(fā)明專利]一種確定高大防雷體系直擊雷防護(hù)效率的方法

有效

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• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109344356B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫俊德;王輝;劉得軍;王凱;蔣秉政;李龍剛;楊成山;王飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明是一種確定高大防雷體系直擊雷防護(hù)效率的方法，包括：將地面防雷系統(tǒng)的等效受雷面積作為計算范圍，對范圍內(nèi)地面等距離劃分，得到若干個劃分結(jié)點且將每一個結(jié)點作為預(yù)計地面落雷點；將雷電先導(dǎo)用水平和豎直方向的角度進(jìn)行表征，并計算獲得各方向的角度下概率密度分布值，及加權(quán)處理得到每次雷擊的等值次數(shù)；對豎直和水平接閃導(dǎo)體運用滾球運算，做出各接閃導(dǎo)體的擴(kuò)展受雷表面，將其與雷電先導(dǎo)相交的點視為等值雷擊點；將各接閃導(dǎo)體的等值雷擊點數(shù)和保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部等值雷擊點數(shù)統(tǒng)計累加，得到保護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)效率和防雷系統(tǒng)的年預(yù)計雷擊次數(shù)。本發(fā)明高度模擬實際雷擊發(fā)生時雷電防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)效率，適用于不同地區(qū)不同規(guī)模的防雷系統(tǒng)優(yōu)化計算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷電防護(hù)領(lǐng)域，涉及一種確定高大防雷體系直擊雷防護(hù)效率的方法。

背景技術(shù)

對于高大建筑物的直擊雷防護(hù)，主要采用避雷針、避雷線盒避雷網(wǎng)來攔截雷閃，使被保護(hù)建筑物免受雷擊。現(xiàn)有防雷系統(tǒng)防直擊雷的計算方法主要有折線法和滾球法。

折線法是在避雷針上、下兩個半高度空間分別確定兩段具有固定斜率的直線段，以其所構(gòu)成的折線來確定保護(hù)范圍。按折線法確定的避雷針保護(hù)范圍實際上是一個以避雷針為軸線的錐形空間域，椎體的母線是由兩條折線構(gòu)成。折線法使一種全經(jīng)驗做法，所用的經(jīng)驗系數(shù)固定，由實驗室內(nèi)模擬實驗確定，在實際應(yīng)用中，無法再折線計算步驟中引入概率統(tǒng)計算法，不能從雷電隨機(jī)性這一固有自然特征出發(fā)來估算防雷系統(tǒng)的防護(hù)效率。

滾球法是在折線法的基礎(chǔ)上，采用弧形邊界來代替直線邊界的類似算法。他是以雷擊過程為基礎(chǔ)，根據(jù)下行先導(dǎo)發(fā)展的隨機(jī)性和定向性來確定建筑物或地面上可能出現(xiàn)的雷擊點，即以雷擊距為半徑，假想一個球在安裝有接閃器的建筑物上滾動，滾球觸及的地方就是雷擊點，受建筑物上所安裝的接閃器的阻擋而無法觸及的區(qū)域被認(rèn)為是保護(hù)區(qū)域。該方法雖然加入了雷電隨機(jī)性的概念，但其計算是按照統(tǒng)一的雷擊距，即假設(shè)雷電流幅值不變的情況下的一種算法，沒有考慮雷電電流幅值隨機(jī)性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題是，現(xiàn)有的折線法與滾球法均不能從雷電隨機(jī)性這一固有自然特性出發(fā)來計算防雷系統(tǒng)的保護(hù)范圍和防護(hù)效率，本發(fā)明通過改進(jìn)現(xiàn)有折線法和滾球法的部分缺陷，為模擬高大建筑物防雷系統(tǒng)受到雷擊時計算保護(hù)范圍和防護(hù)效率，提出統(tǒng)計滾球法。

用于解決課題的技術(shù)手段是，本發(fā)明提出一種確定高大防雷體系直擊雷防護(hù)效率的方法，包括以下步驟：

步驟1、將地面取防雷系統(tǒng)的等效受雷面積作為計算范圍，并對該范圍內(nèi)地面進(jìn)行等距離劃分，得到若干個劃分結(jié)點且將每一個結(jié)點作為一個預(yù)計落地面雷點；

步驟2、將雷電先導(dǎo)的空間方向用水平和豎直方向的角度進(jìn)行表征，并計算獲得各方向的角度下概率密度分布值，及對每次雷擊進(jìn)行加權(quán)處理，得到每次雷擊的等值次數(shù)；

步驟3、對地面取防雷系統(tǒng)中的豎直和水平接閃導(dǎo)體運用滾球運算，做出各接閃導(dǎo)體的擴(kuò)展受雷表面，及將各接閃導(dǎo)體的擴(kuò)展受雷表面與雷電先導(dǎo)相交的點視為等值雷擊點；

步驟4、對各個預(yù)計落地面雷點沿水平和豎直方向角度進(jìn)行統(tǒng)計計算，將各接閃導(dǎo)體的等值雷擊點數(shù)S和保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部等值雷擊點數(shù)T進(jìn)行統(tǒng)計累加，得到保護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)效率；以及，根據(jù)各接閃導(dǎo)體的等值雷擊點數(shù)S和實際落雷密度N、所設(shè)等值受雷面積內(nèi)的落雷點數(shù)M計算獲得地面取防雷系統(tǒng)的年雷擊次數(shù)。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟2中計算豎直方向的角度下概率密度分布值P(α)采用公式：

其中，α為雷電先導(dǎo)的豎直方向的角度。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟2中得到每次雷擊的等值次數(shù)N為：

其中，P(α)為豎直方向的角度下概率密度分布值；α為雷電先導(dǎo)豎直方向的角度；θ為雷電先導(dǎo)水平方向的角度。