地面建筑物防雷系統(tǒng)中雷電效應研究.pdf

1、近年來，由于現(xiàn)代建筑物的高度不斷增加因此更容易受到雷擊的侵害。當建筑物遭受直接雷擊時，強大的雷電流自雷擊點注入防雷系統(tǒng)，沿各分支導體傳播，經接地體最終散入大地。在此暫態(tài)過程中，各分支導體上傳播的雷電流將在建筑物內產生脈沖電磁場，危害電子設備的安全可靠運行;同時還會在各分支導體上產生熱效應，影響建筑物鋼筋框架結構的穩(wěn)定性，并且在接地體周圍的地面上產生電位抬高，危及地面活動人員的人身安全。因此，本文旨在對高層建筑物遭受雷擊情況下的電磁效應和

2、熱效應進行仿真分析和計算，為建筑物的防雷設計提供可信的依據，從而降低建筑物的雷害損失。
　　針對建筑物多導體系統(tǒng)構成的大規(guī)模電網絡的雷電暫態(tài)求解，本文提出了一種降階模型。該模型基于Arnoldi算法，計算該電網絡的全等變換矩陣。通過建立多導體系統(tǒng)的狀態(tài)方程，求出等效網絡的傳遞函數(shù)。最后運用拉普拉斯反變換和卷積定理，求出多導體系統(tǒng)在時域下的暫態(tài)響應。根據以上算法，本文計算了實際建筑物的雷電暫態(tài)響應，并且將計算結果與運用未降階電路法和

3、有限差分法得出的結果進行對比，同時還考察了雷電流波形、電磁耦合、計算步長、分段長度等因素對暫態(tài)響應的影響，并進行了縮減尺寸鋼筋框架模型的雷擊模擬試驗。
　　從計算得出的防雷系統(tǒng)中各分支導體的暫態(tài)電流響應入手，推導出在計及和不計集膚效應這兩種情況下導體溫升的計算公式;分析了不同雷電流幅值和波形、導體橫截面積、不同金屬材料對導體溫升的影響;開展了導體在沖擊電流作用下的溫升測量試驗。
　　基于麥克斯韋方程組，本文采用混合法，推導出

4、建筑物室內空間任意一點處的暫態(tài)電場和磁場的時域計算公式，通過對時間和空間的離散化處理，得出了電場和磁場的數(shù)值解法。在求得室內電磁場分布的基礎上，運用兩線傳輸線模型求出線路電涌感應過電壓。通過確定室內電源線路電涌過電壓水平，并設計出了配套的電涌保護器電路。
　　本文根據接地體等效電路，建立了接地網暫態(tài)計算模型，求出各接地體暫態(tài)響應，并運用積分法計算地面電位分布。其次，運用網絡分割法建立人體集總參數(shù)等效電路模型，并且給出了人體各主要部