高塔对雷击电流及其电磁辐射环境的影响

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:guohiahong9999
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高塔、摩天楼及其它高建筑是地球上最容易受雷击的群体。由于此类建筑很容易产生强烈的向上先导,诱发雷暴云放电,自然也是受雷击次数最多的建筑群体,有些高塔全年可能会遭受几十次的雷击。同时,国内外专家常常通过高塔来捕获、测量自然雷电流,进而对雷电放电的物理机制进行研究。但是作为频繁遭受雷击的主要群体,高塔在遭受雷击时的暂态特性却很少受到关注,国内几乎没有相关的系统研究。本文通过数值模拟方法,分析了高塔对雷电流及其电磁场测量的影响,主要结果如下:1、高塔的存在可能使得塔内雷电流增强30-50%,塔上SPD的额定放电电流(Isn)及最大放电电流(Imax)的参数相应也要提高;高塔内部回击电流从上向下传播,越接近塔底幅值越大,塔底得电流幅值最大:高塔内部回击电流高幅值的时间得到延长,也就是产生了更多的能量,增幅在10%-82%,塔内SPD的容通能量也应提高82%;高塔底部的电流变化率增大最为明显、波头陡度最大,将给塔底带来强的浪涌冲击;继后回击电流受高塔影响更为明显,幅值增大了50%,能量的增强倍数最大为82%。2、高塔的出现明显增强了雷击高塔时2km以外的电磁场,在几十千米的范围以内的电磁场可增强1-3倍,值得工程防护上高度重视;在几百米到十千米的范围,自然雷击高塔时闪电通道弯曲的对不同方位的回击垂直电场强度的增加为0.8-2.3;而当距离增加时,这种差别逐渐消失。但无论距离远近,地面水平磁场随方位角都存在较明显的差异,不同方位的回击磁场峰值差异达到2-4倍;雷击高塔产生的电磁场在海水、湿地、干地、湖水四种地表下传输100km后电磁场强度分别衰减为98.2%、85.3%、73.3%、57.2%。
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