用软件计算雷击次数
摘 要：雷击次数是雷电风险评估的一个核心内容之一，因此在雷电风险评估报告的编制中怎样方便快捷地计算雷击次数就成了一个重要的环节。笔者用开发工具Visual Basic 6.0，编制了雷电风险评估雷击次数的计算软件，通过计算软件的运行，大大提高了计算雷击次数的速度和准确率。
关键词：雷击次数 计算 软件
一、引言
在灾害性天气中，雷电灾害是联合国公布的最严重的自然灾害之一，具有爆发性，闪电电流大，作用时间短，瞬时功率强的特点。它对输电和通信设施、建筑、航空器、车船、农作物以及人畜等带来了毁灭性的打击，造成的经济损失和对人民生命的威胁都特别巨大[1]。据不完全统计，全球每年因雷电造成人员伤亡超过1万人，损失在10亿美元以上，中国每年约有3000~4000人因遭受雷击而伤亡[2]。张家诚[3]、盛承禹等[4]在上个世纪80年代对我国雷暴的地理分布做了分析，指出：在我国华南和滇南是雷暴发生的频繁地区，年平均雷暴日数达80天
以上。铜仁地区地处东经107°45/~109°30/，北纬27°7/~29°5/，位于贵州高原东北部向湘西丘陵及四川盆地过渡的斜坡地带，地形复杂，各地海拨高差大，这些因素造成了铜仁地区雷暴活动频繁。
雷电损害事故每年大量发生，特别在雷电频繁活跃的地区，评估雷击损害风险具有重要意义。雷电防护实践中，在明确了建筑物的物理损坏和生命危险风险分量、建筑物内电气和电子系统风险分量的评估及是否需要采取防雷措施后，还应兼顾经济和耐用可靠的原则。雷击的概率随着建筑物高度的增加而增大，即建筑物越高，雷击的次数越多。随着高层建筑物的增多，雷电对建筑物的危害也越来越突出[5]。对于易受雷击影响的建筑物等设施进行雷电灾害风险评估，提前做好防雷工作预案，有效减轻雷电灾害影响[6]。雷电风险评估工作近年来在全国各省陆续开展，2010年，铜仁地区防雷中心在省防雷中心的指导下，开展了重大项目的雷电风险评估工作，2011年，大量雷电风险评估工作摆在了面前。然而由于技术人才支撑不足，能够独立从事雷电风险评估工作的技术人员缺乏，加之雷电风险评估报告编制任务重，计算量大，往往不能在规定时间内完成报告编制工作。在这种情况下，如果能有一套计算软件，只需要输入相关的风险因子，就能自动计算出各风险分量的话，可以极大的提高报告的编制速度。正是在这样的一个背景下，笔者利用所学知识，根据《雷电灾害风险评估与
管理基础》[7]，在查阅了大量资料后编制了本计算软件。作为从事多年的防雷工作人员，在工作中坚持积极开拓创新，在编制雷电风险评估报告的工作中，不断完善和解决发展过程中遇到的问题，经过调试后运行比较稳定。特通过本文对该软件进行简介，与各位同仁分享，有不当之处还请批评指教。
二、雷击次数的计算软件介绍
1.雷击次数的计算
雷击次数计算主要根据建筑物体量数据、电源和信号线路布线方式、地闪密度等数据，结合环境因子、变压器因素等，计算出等效截收面积、建筑物和线路以及临近区域的雷击次数。
1.1雷击建筑物的年度平均次数的评估（ND，Nda）
ND由下公式计算可得：ND= Ng Ad Cd 106
Ng——雷对地闪击的密度（雷击/km2/ 年）
Ad——孤立建筑的等效面积（m2），其计算公式：
Ad = L W+6 H（L+W）+9π（H）2
L代表建筑物长度；W代表建筑物宽度；H代表建筑物高度
Cd——计入受保护物体相对位置影响的系数，见表一：
表一 计入受保护物体相对位置影响的系数Cd的取值
相对位置    Cd
物体被其它物休或树包围    0.5
孤立物体：附近没有其它物体visual basic还有人用    1
山丘或山顶上的孤立物体    2
1.2雷击线路的年度平均次数的评估
对于一部分的线路，NL由下式可得：NL= Ng A1 Cd Ct 106
Ct——校正系数，考虑的是在雷击点和建筑物之间，与建筑物相连的线路上有高/低压变压器的情况，影响系数见表二：
表二 有无变压器时校正系数Ct的取值
变压器    Ct
有变压器相连的线路    0.2
无变压器相连的线路    1
本软件通过选择复选按钮（架空线路和埋地线路）来计算雷击线路的等效面积（m2），计算公式选用情况见表三：
表三 架空和埋地线路雷击线路的等效面积（m2）的计算
    架空的    地下的
A1    [Lc-3（Ha+Hb）]6Hc    [Lc-3（Ha+Hb）]0.8
Ai    Lc 1000    Lc 50
表中：
Lc——从建筑物到线路第一分支点（例如：高／低压电站）或截至第一个SPD安装处的长度（m），最大值为1000m
Ha——与线路a端处相接的建筑物的高度（m）
Hb——与线路b端处相接的建筑物的高度（m）
Hc——地面上导线的高度（m）
ρ——埋有电缆的地面的电阻率（Ωm）
本软件为方便计算，做下列假设：电阻率的最大值假定为ρ=500Ωm；
Lc的最大值假定为Lc=1000m。如果Lc未知，就假定Lc=1000m；
对于完全在高密度网状接地终端下的地下电缆，假定Ai=A1=0；
受保护的建筑物假定为与线路b端处相接。
1.3雷击线路邻近区域的年度平均次数的评估NI的计算
计算公式如下：NI = Ng Ai Ce Ct 10-6
环境因子Ce的取值见表四：
表四 环境因子Ce的取值：
环境    Ce
城区    0
郊区    0.5
乡村    1
2.1.4雷击建筑物邻近区域的年度平均次数的评估Nm的计算
计算公式如下：Nm= Ng Am 10-6
其中：Am=3H
Am—对建筑物有影响的区域面积（m 2）
三、结束语
雷击次数是雷电风险评估的一个核心内容之一，因此在雷电风险评估报告的编制中怎样方便快捷地计算雷击次数就成了一个重要的环节。笔者用开发工具Visual Basic 6.0，编制了雷电风险评估雷击次数的计算软件，通过计算软件的运行，大大提高了计算雷击次数的速度和准确率。雷电风险评估能够在防雷设计阶段客观评价雷击的各种风险，并提出控制和消除风险、隐患的对策和措施，经济效益和社会效益均显著。笔者着手编制该计算软件，由于时间紧以及技术上的不成熟，软件的不足还存在，有待于在以后的使用过程中不断完善。
参考文献：
[1] 寿绍文.《中尺度气象学》.气象出版社.2003.
[2] 许小峰. 《雷电灾害与监测预报》.气象.2004.30（12）：17-21。
[3] 张家诚，林之光.《中国气候》.上海科学技术出版社.1985，411-433
[4] 盛承禹等，《中国气候总论》，科学出版社，1986. 306-313。
[5]《区域雷灾易损性分析、评估及易损度区划》尹娜肖稳安著，热带气象学报，2005年8月1日出版
[6]《安徽省雷电监测预报及风险评估》周后福著，中国科学技术大学出版社; 第1版（2010年4月1日）
[7]《雷电灾害风险评估与管理基础》杨仲江著，气象出版社出版，2010年1月第1版