“滾球法”計(jì)算接閃器保護(hù)范圍

1、接閃器保護(hù)范圍 滾球法：滾球法：滾球法的物理圖象是，滾球法的物理圖象是，是以是以h hr r為半徑為半徑的一個(gè)球體，沿需要防直擊雷的部位滾動(dòng)，當(dāng)球體的一個(gè)球體，沿需要防直擊雷的部位滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物），只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物），或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承受或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護(hù)的部位時(shí)，則雷擊的金屬物），而不觸及需要保護(hù)的部位時(shí)，則該部分就得到接閃器的保護(hù)。該部分就得到接閃器的保護(hù)。接閃器的布置建筑物的防雷類別建筑物的防雷類別滾球半徑滾球半徑h hr r（m m）避雷網(wǎng)

2、格尺寸（避雷網(wǎng)格尺寸（m m）第一類防雷建筑物第一類防雷建筑物3030555 5或或664 4第二類防雷建筑物第二類防雷建筑物454510101010或或12128 8第三類防雷建筑物第三類防雷建筑物606020202020或或24241616半徑為45米的滾球在建筑物上的移動(dòng)軌跡 19921992年頒布的英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)年頒布的英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑物避雷的實(shí)構(gòu)筑物避雷的實(shí)用規(guī)程用規(guī)程BS6651BS6651中明確指出中明確指出: : 對(duì)高度超過(guò)20米的構(gòu)筑物而言，高度在20米以下的任何避雷針的保護(hù)角均會(huì)是與較低的構(gòu)筑物相同的。然而對(duì)于20米以上的構(gòu)筑物而言，有這樣建筑物在側(cè)面上遭閃擊的可能性，可推薦的是，被

3、保護(hù)的空間應(yīng)采用滾球方法予以測(cè)定。 國(guó)際公認(rèn)滾球理論的基礎(chǔ)是Whitehead 提出的，學(xué)術(shù)上稱為電氣幾何法(EGM)。 EGM理論認(rèn)為，雷電先導(dǎo)首先進(jìn)入哪一物體的雷擊距離，就對(duì)哪一物體放電，雷擊距離是雷電流的函數(shù)，可簡(jiǎn)略地歸納以下三點(diǎn): (1)滾球法是基于以下的雷閃數(shù)學(xué)模型(電氣幾何模型)：簡(jiǎn)化為： (2)雷電先導(dǎo)對(duì)大地、導(dǎo)線及針形物體的雷擊距離是一致的。 (3)雷電先導(dǎo)是斜向入射的，其入射角呈概率分布，即g()=2cos2/ 。8 . 61302IreIh65. 010Ihr 與hr相對(duì)應(yīng)的雷電流按公式整理后，為： I 以hr值代入，由于第一類防雷建筑物確立I=5.4kA，二類為I=10.

4、1kA，三類為I=15.8kA，由此計(jì)算出第一類防雷建筑物的hr=30m；第二類hr=45m；第三類hr=60m。 在使用滾球半徑的尺度上，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是有差別的。IEC標(biāo)準(zhǔn)將防雷級(jí)別分為類，其該球半徑分別為20m、30m、45m和60m。 54. 110rh一、單支避雷針的保護(hù)范圍 當(dāng)避雷針的高度hhr（滾球半徑）時(shí)： （1）距地面處作一平行于地面的平行線； （2）以針尖為圓心，hr為半徑，作弧線交于平行線 A、B兩點(diǎn)： （3）分別以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切。從此弧線起到地面上就是保護(hù)范圍。圖2-5、2-6為單支避雷針保護(hù)范圍立體圖。 （4）避雷針在

5、hx高度的x x平面和地面上的保護(hù)半徑按下列方法確定： 單支避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖 h hr r-h-h22xrrhhh22hhhrr 由計(jì)算推導(dǎo)，單支避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算式確定如下： （3-1） （3-2）式中：rx 避雷針在hx高度x-x平面的保護(hù)半徑； hr 為滾球半徑； hx 被保護(hù)物的高度（m）； r0 避雷針在地面上的保護(hù)半徑 。xrxrxhhhhhhr22hhhrr20單支避雷針在hx高度的保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍立體圖單支避雷針的保護(hù)范圍剖面立體圖 例一：例一：第二類防雷建筑第二類防雷建筑物，計(jì)算單支避雷針的保護(hù)物，計(jì)算單支避雷針的保護(hù)范圍時(shí)，滾球半徑為范圍時(shí)，滾球半徑

6、為45m45m，若，若避雷針離地高度為避雷針離地高度為45m45m，代入，代入公式得避雷針在地面上的保公式得避雷針在地面上的保護(hù)半徑為護(hù)半徑為45m45m；若避雷針的高；若避雷針的高度為度為8m8m，代入公式得：，代入公式得： =25.6(m)=25.6(m) 若單支避雷針的高度大若單支避雷針的高度大于滾球半徑，則避雷針在地于滾球半徑，則避雷針在地面上的保護(hù)半徑等于滾球半面上的保護(hù)半徑等于滾球半徑，即：徑，即：r r0 0 = h= hr r8452820hhhrr 雙支避雷針之間的保護(hù)范圍是按照兩個(gè)滾球在地面從兩側(cè)滾向避雷針，并與其接觸后兩球體的相交線而得出的。二、雙支等高避雷針的保護(hù)范圍二

7、、雙支等高避雷針的保護(hù)范圍 在避雷針高度h小于或等于滾球半徑hr時(shí)，當(dāng)兩支避雷針的距離D 時(shí)，應(yīng)按單支避雷針的方法確定； 當(dāng)D 時(shí)，應(yīng)按下列方法確定（見(jiàn)圖）： ABCD外側(cè)的保護(hù)范圍，按照單支避雷針的方法確定；C、E點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度bo按下式計(jì)算： （3-3） 在AOB軸線上，距中心線任一距離x處，其在保護(hù)范圍上邊線上的保護(hù)高度hx按下式確定： （3-4） hhhr22hhhr22222DhhhEOCObro2222xDhhhhrrx 兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍，ACO部分的保護(hù)范圍按以下方法確定：在任一保護(hù)高度hx和C點(diǎn)所處的垂直平面上，在F點(diǎn)上以hx作為

8、假想避雷針，按單支避雷針的方法逐點(diǎn)確定（見(jiàn)圖）。 雙支等高避雷針保護(hù)范圍脊線的計(jì)算簡(jiǎn)圖 應(yīng)當(dāng)注意的是，1-1剖面的剖切位置，滾球曲線是半徑為hr且通過(guò)F、C兩點(diǎn)。雙支等高避雷針的保護(hù)范圍立體圖（D小于 ） hh2h2r雙支等高避雷針在hx高度的保護(hù)范圍（在D D小于 時(shí), hx高度的保護(hù)范圍的情況）hhhr22雙支等高避雷針在hx高度的保護(hù)范圍（在D D小于 時(shí), hx高度的保護(hù)范圍的情況）hhhr22例二：例二：一舊建筑物為坡屋頂，屋長(zhǎng)40m，寬8m，脊高5.5m，檐高3.5m，采用雙支避雷針保護(hù)，避雷針裝在屋脊上D=30m，針高5m。經(jīng)測(cè)量接地電阻為30歐姆。現(xiàn)用作桶裝貯漆間或用作非桶裝貯

9、漆間時(shí)，需分別對(duì)該建筑物進(jìn)行防雷技術(shù)核定，并要求提出審核結(jié)論。解：1、用作桶裝貯漆間時(shí)，為2區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，經(jīng)核定該建筑為第二類防雷建筑物，按雙支等高避雷針的保護(hù)范圍進(jìn)行核定，原避雷兩針之間的間距為 D=30m，針高度為5+5.5=10.5m 。 =57.78m 30m在兩避雷針間的垂直平分線上，其上邊線的保護(hù)高度： =7.38m5.5m（滿足要求）在山墻的屋脊部位hx=5.5m時(shí)，rx = = =7.33m5.0m（滿足要求）在避雷針的垂直平分線位置，屋檐的hx=3.5m，虛擬避雷針的高度為7.38m時(shí)，rx = = =7.29m4.0m（滿足要求）結(jié)論一：經(jīng)防雷審核，用作桶裝貯漆間時(shí)，原有

10、避雷針可滿足要求。5 .104525 .102hh2h2r22222rrx2305 .104545x2Dhhhhxrxrhhhhhh225 . 54525 . 55 .104525 .10 xrxrhhhhhh225 . 34525 . 338. 745238. 72、用作非桶裝貯漆間時(shí)，為1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，經(jīng)核定該建筑為第一類防雷建筑物，按雙支等高避雷針的保護(hù)范圍進(jìn)行核定，原有避雷兩針之間的間距為 D=30m，避雷針高度為10.5m。在兩避雷針間的垂直平分線上，其上邊線的保護(hù)高度： =5.398m5.5m（不滿足要求）在山墻的屋脊部位hx=5.5m時(shí)，rx = = =5.49m5.0m（滿足

11、要求）結(jié)論一：經(jīng)防雷審核，用作非桶裝貯漆間時(shí)，原有避雷針不滿足要求。22222rrx2305 .103030 x2Dhhhhxrxrhhhhhh225 . 53025 . 55 .103025 .10例三：一混合結(jié)構(gòu)房屋，屋長(zhǎng)60m，寬10m，脊高5.9m，檐高3.4m，如何考慮避雷？解：經(jīng)審定該建筑物為第三類防雷建筑物：房屋長(zhǎng)、而寬度不大時(shí)，可選用雙支等高獨(dú)立避雷針保護(hù)（如房屋長(zhǎng)且寬時(shí)可選用多支避雷針保護(hù)）。為了安全起見(jiàn)，避雷針離開(kāi)建筑物3m以上,按4m設(shè)置；避雷針距建筑物山墻端部5m，為防止跨步電壓及防接觸電壓，避雷針不要立在人行道上。 房屋的物檐使最突出的部位。只要避雷針能夠保護(hù)屋檐，則

12、對(duì)整個(gè)房屋起保護(hù)作用。設(shè)避雷針在房屋兩側(cè)成斜線布置，兩針中間的最小保護(hù)寬度如圖所示。hr=60m,h=12.3m,Sa2=4m,W=10m,L=60m,H1=3.4m,H2=5.9m1、計(jì)算地面保護(hù)半徑：r0= =36.39m 2、兩針之間的距離D= =53.14m 236.39m3、在H1=3.4m的高度時(shí)，r1=16.48m。4、在H2=5.9m高度的保護(hù)半徑，r2=10.44m, 畫出兩針在該高度的保護(hù)范圍。3 .126023 .12hh2hr225018 5、結(jié)論：A、5.9m高度上的中段屋脊不在保護(hù)范圍內(nèi)。B、 3.4m高度上的中段屋檐不在保護(hù)范圍內(nèi)。C、修改方案是：、加高避雷針；、

13、改用避雷線。 5、結(jié)論：A、5.9m高度上的中段屋脊不在保護(hù)范圍內(nèi)。B、 3.4m高度上的中段屋檐不在保護(hù)范圍內(nèi)。C、修改方案是：、加高避雷針；、改用避雷線。 雙支不等高避雷針的保護(hù)范圍，在h1小于或等于hr和h2小于或等于hr的情況下： 當(dāng)D 時(shí)，應(yīng)各按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定； 當(dāng)D 時(shí)，應(yīng)按下列方法確定：1、ABCD外側(cè)的保護(hù)范圍，按照單支避雷針的方法確定； CE線或HO線的位置按下式計(jì)算 （3-5）2、在地面上每側(cè)的最小保護(hù)寬度b0按下式計(jì)算 （3-6） 221122hhhhhhrr221122hhhhhhrrDDhhhhDrr2221221211r10Dhh2hEOCOb三、雙支不

14、等高避雷針的保護(hù)范圍三、雙支不等高避雷針的保護(hù)范圍 3 3、在、在AOBAOB軸線上，軸線上，A A、B B間保護(hù)范圍上邊線按下間保護(hù)范圍上邊線按下式確定：式確定： （3-73-7）式中：式中：x x 距距CECE線或線或HOHO線的距離。線的距離。 該保護(hù)范圍上邊線是以該保護(hù)范圍上邊線是以HOHO線上距地面線上距地面h hr r的一點(diǎn)的一點(diǎn)O O為圓心，以為圓心，以 為半徑所作的圓為半徑所作的圓弧弧ABAB。22121xDhhhhrrx212Dhhr 4 4、ACOACO部分的保護(hù)部分的保護(hù)范圍按以下方法確定：范圍按以下方法確定：在在h hx x和和C C點(diǎn)所處的垂直平點(diǎn)所處的垂直平面上，以面上，以h hx x作為假想避作為假想避雷針，按單支避雷針的雷針，按單支避雷針的方法確定（見(jiàn)圖）。方法確定（見(jiàn)圖）。 3 3、雙支不等高避雷針在、雙支不等高避雷針在AOAOB B鉛垂面上保護(hù)范鉛垂面上保護(hù)范圍的計(jì)算簡(jiǎn)圖圍的計(jì)算簡(jiǎn)圖在在h h1 1hhr r和和h h2 2hhr r情況下：情況下：當(dāng)當(dāng)D D 時(shí)，各按單支避雷針?lè)綍r(shí)，各按單支避雷針?lè)椒ù_定；法確定；當(dāng)當(dāng)D D 時(shí)：時(shí)： 1 1） AEBCAEBC外側(cè)按單支避雷針?lè)椒ù_定；外側(cè)按單支避雷針?lè)椒ù_定； 2 2） CECE線、線、HOHO按下列方法確定；按下列方法確定；由圖可知：由圖可知：R = = = =