ELE0509_雷击大地密度的算法

分别参考GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》以及GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》的方法,计算建筑物年预计雷击次数,得到的结果是不同的。究其原因,是对雷击大地密度的认知不统一,选用公式不同造成的。
1、术语

Ng,雷击大地密度,是每年每平方公里雷击大地的次数。

Td,年平均雷暴日,是指一个地区一年中发生雷电的天数,一天当中只要听到雷声就计算为一个雷暴日。

2、正文

在世界上的许多地区,雷击大地密度数值由地闪定位网络系统提供。如果没有精确的数据, 根据IEC规范,在温带地区,可以采用Ng=0.1×Td作为估算公式[1] ,实际上GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》的公式也是如此。北纬23.5°以下就属于广义上的热带,云南南部、两广南部和海南全省均属于广义热带地区。

参考书给出的年平均雷暴日Td是一个地区较大区域范围的平均值,未必是雷电灾害风险评估项目所处区域的真实值。况且Ng值不仅受Td的影响,还与雷暴时间、雷暴路径、闪电特征、雷灾频次与强度有关。将焦作市划分为65个区域,现场实测的Ng与计算出的Ng比值为0.828~1.155[2],误差率大约在20%。

GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》雷击大地密度计算公式为Ng=0.024×Td1.3,GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》公式为Ng=0.023×Td1.3,系数稍有不同,这是国际大电网会议33委员会推荐的计算公式[3]。根据规范收集的1000kV晋东南(长冶)-南阳-荆门特高压线路路径的雷击大地密度和年平均雷暴日,数据绘制的曲线图如下[4]

图1-雷击大地密度和年平均雷暴日的关系

如果从线性拟合去分析这图(这公式也很有可能就是线性拟合得来的),显然图中的曲线拟合程度不够高,有一定误差,并不是一个精确的公式。

把公式Ng=0.1×Td与Ng=0.024×Td1.3作比较,可得:当Td<116.4时,前者的值偏大;当Td=116.4时,两者相等;当Td>116.4时,前者的值偏小。在中国,年平均雷暴日超过100的也只有云南南部、两广南部和海南全省这些广义上的热带地区。

如果从保守的方面上考虑,可以在温带地区采用Ng=0.1×Td,在热带地区采用Ng=0.024×Td1.3,或者考虑取两者中的最大值。

参考文献

[1] 广东省防雷中心. GB/T 21714.2-2015 雷电防护 第2部分:风险管理[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016: 23.

[2] 关久旭. 雷击大地密度Ng数值研究[J]. 气象与环境科学, 2016, 39(4) : 135-139.

[3] 杜澍春. 高压输电线路防雷保护的若干问题[J]. 电力设备, 2001,2(1): 40-44.

[4] 中国电力科学研究院. GB/T 50064-2014交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2014: 98.

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