接閃器保護范圍

1、 第三章 接閃器及保護范圍的計算 在GB5005794中：避雷針、避雷帶(線)、避雷網(wǎng)是直接接受雷擊的，統(tǒng)稱為接閃器。 3.1 避雷針避雷針3.1.1 工作原理與結(jié)構(gòu)工作原理與結(jié)構(gòu) 1、避雷針工作原理：由于雷云中向下先導趨向、避雷針工作原理：由于雷云中向下先導趨向地面，同時使地面物體中電暈放電所引起的電離加地面，同時使地面物體中電暈放電所引起的電離加劇，從而在某些地面物體上產(chǎn)生一個向上的先導，劇，從而在某些地面物體上產(chǎn)生一個向上的先導，安裝在比其它物體高得多的避雷針正是利用自身產(chǎn)安裝在比其它物體高得多的避雷針正是利用自身產(chǎn)生的向上先導來改變雷云向下先導的走向，將落雷生的向上先導來改變雷云向下先

2、導的走向，將落雷點引到自己身上，達到保護比它矮的物體不易遭受點引到自己身上，達到保護比它矮的物體不易遭受雷擊。雷擊。 2、避雷針結(jié)構(gòu)：由接閃器、引下線與接地裝置、避雷針結(jié)構(gòu)：由接閃器、引下線與接地裝置組成。組成。1）接閃器：一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼）接閃器：一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。管制成。長度在長度在1.51.5米以上時，圓鋼直徑不得小于米以上時，圓鋼直徑不得小于1010mm；鋼鋼管直徑不得小于管直徑不得小于2020mm，管壁厚度不得小于管壁厚度不得小于2.75mm。在有污染或腐蝕性較強的場所，這些尺寸應適當加在有污染或腐蝕性較強的場所，這些尺寸應適當加大或采取其他的防腐措施，

3、如用銅或不銹鋼制作。大或采取其他的防腐措施，如用銅或不銹鋼制作。為了保證其可靠為了保證其可靠的泄流能力與安的泄流能力與安全性，其直徑不全性，其直徑不應小于表所示數(shù)應小于表所示數(shù)值值 長度超過長度超過3m時，需要時，需要用幾節(jié)不同直徑的鋼管組用幾節(jié)不同直徑的鋼管組合起來（如圖）。合起來（如圖）。引下線引下線長度與組合節(jié)數(shù)尺寸關(guān)系長度與組合節(jié)數(shù)尺寸關(guān)系2）引下線（接地線）：將接閃器或金屬設備與接）引下線（接地線）：將接閃器或金屬設備與接地裝置連接起來。在正常情況下不載流。雷擊時，地裝置連接起來。在正常情況下不載流。雷擊時，將雷電流傳送到接地裝置去。一般采用圓鋼或扁將雷電流傳送到接地裝置去。一般采用

4、圓鋼或扁鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼。鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼。 采用圓鋼，直徑不得小于采用圓鋼，直徑不得小于8mm。 若采用扁鋼，厚度不得小于若采用扁鋼，厚度不得小于4mm，截面積不截面積不得小于得小于48mm （即即 4 12mm ）。）。 走線要求：一般沿外墻，最短路徑接地；多引下線走線要求：一般沿外墻，最短路徑接地；多引下線應作等電位連接；在離地面應作等電位連接；在離地面1.8米以內(nèi)設置斷接卡；避米以內(nèi)設置斷接卡；避開人容易碰撞的地方；在有污染或腐蝕性較強的場所，開人容易碰撞的地方；在有污染或腐蝕性較強的場所，應采取防腐措施。應采取防腐措施。 特殊情況暗敷應加大引下線尺寸，截面積不得小特殊情況暗敷應加

5、大引下線尺寸，截面積不得小于于80mm 。3）接地裝置：埋設在地中直接與大地接觸作散流）接地裝置：埋設在地中直接與大地接觸作散流的金屬導體。的金屬導體。 若接地體采用垂直埋設，一般宜用角鋼、鋼管若接地體采用垂直埋設，一般宜用角鋼、鋼管或圓鋼等?；驁A鋼等。 若采用水平埋設時，一般采用扁鋼或圓鋼。若采用水平埋設時，一般采用扁鋼或圓鋼。 接地電阻一般要求小于接地電阻一般要求小于10 ，對土壤電阻率較，對土壤電阻率較高的地區(qū)，可以酌情放寬一些，但要求小于高的地區(qū)，可以酌情放寬一些，但要求小于30 。具體見第四章避雷接地。具體見第四章避雷接地。3.1.2 保護范圍保護范圍1、相關(guān)術(shù)語、相關(guān)術(shù)語 1）繞擊

6、率：指某一物體處在避雷針的保護范圍）繞擊率：指某一物體處在避雷針的保護范圍內(nèi)，由于雷電的路徑受很多偶然因素影響，該物體內(nèi)，由于雷電的路徑受很多偶然因素影響，該物體仍有可能受到雷擊，將雷擊的概率稱為繞擊率。仍有可能受到雷擊，將雷擊的概率稱為繞擊率。 2）滾球法：一種幾何模擬法，其滾球半徑按）滾球法：一種幾何模擬法，其滾球半徑按我國防雷規(guī)范標準有我國防雷規(guī)范標準有30m、45m、60m三個規(guī)定三個規(guī)定值（見表），當球體同時觸及到接閃器（或作接值（見表），當球體同時觸及到接閃器（或作接閃器的金屬物）和地面（或能承受雷擊的金屬物）閃器的金屬物）和地面（或能承受雷擊的金屬物）的情況下，未觸及的部分，即規(guī)

7、定為繞擊率為的情況下，未觸及的部分，即規(guī)定為繞擊率為0.1%時，接閃器的保護范圍。時，接閃器的保護范圍。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)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 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為半徑的一個球體，為半徑的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只

8、觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物），或只觸及接（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雷擊的金屬閃器和地面（包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得物），而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護。到接閃器的保護。1 1、單支避雷針的保護范圍的確定、單支避雷針的保護范圍的確定3.2 單支避雷針的保護范圍單支避雷針的保護范圍 （1 1）距地面處作一平行于地面的平行線；）距地面處作一平行于地面的平行線； （2 2）以針尖為圓心，）以針尖為圓心，h hr r為半徑，作弧線交于平為半徑，作弧線交于平行線行線 A

9、 A、B B兩點：兩點： （3 3）分別以）分別以A A、B B為圓心，為圓心，hrhr為半徑作弧線，該為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切。以此弧線繞中心軸弧線與針尖相交并與地面相切。以此弧線繞中心軸旋轉(zhuǎn)在地面上形成的錐體就是保護范圍。旋轉(zhuǎn)在地面上形成的錐體就是保護范圍。 當避雷針的高度當避雷針的高度hhrhhr（滾球半徑）時，保護范圍：滾球半徑）時，保護范圍：單支避雷針的保護范圍剖面立體圖2、單支避雷針的保護范圍的計算、單支避雷針的保護范圍的計算1）rhh)223()2()2()2(0 xrxxrxrxhhhrhhhhhhr 避雷針在避雷針在 高度的高度的平面上保護半徑平面上保護半徑

10、xh既保護范圍為一母線為圓既保護范圍為一母線為圓弧的圓錐體（見圖弧的圓錐體（見圖）。）。) 123()2(0hhhrr 避雷針在地平面上避雷針在地平面上保護半徑保護半徑避雷針高度避雷針高度xxxx 平面上保護范圍截面平面上保護范圍截面滾球半徑滾球半徑若避雷針的高度為若避雷針的高度為8 8m m，代代入公入公式得：式得：8452820hhhrr2）rhh 在避雷針上取高度為在避雷針上取高度為hr的一點代替單根避雷針的一點代替單根避雷針的針尖的針尖，即等效高度為即等效高度為hr的單根避雷針來分析。的單根避雷針來分析。例例3.13.1：第二類防雷建筑物，第二類防雷建筑物，計算單支避雷針的保護范圍計算

11、單支避雷針的保護范圍時，滾球半徑為時，滾球半徑為4545m m，若避雷若避雷針離地高度分別為針離地高度分別為4545和和8 8m m。解：若避雷針的高度為解：若避雷針的高度為4545m m，代代入公入公式得避雷針在地面上式得避雷針在地面上的保護半徑為的保護半徑為4545m m；=25.6(=25.6(m)m)例題例題3.3.2 2設一圓柱體二類防雷建筑，高設一圓柱體二類防雷建筑，高4 4米，直徑米，直徑5 5米，在距米，在距離建筑物離建筑物3 3米處設一避雷針，求避雷針的高度。米處設一避雷針，求避雷針的高度。解：解：1 1）、確定滾球半徑和避雷針高度小于）、確定滾球半徑和避雷針高度小于hrhr

12、。二類防雷建筑的滾球半徑為二類防雷建筑的滾球半徑為4545米，先假定避雷針高米，先假定避雷針高度度2020米，小于滾球半徑。米，小于滾球半徑。2 2）、距地面）、距地面4545米處作一平行與地面的平行線。米處作一平行與地面的平行線。3 3）、以針尖為圓心，）、以針尖為圓心，4545米為半徑，作弧線交于平行米為半徑，作弧線交于平行線的線的A A、B B兩點兩點平面上保護范圍的截面r rx x = - = - = - = - =18.87 =18.87米米 8 8米米r ro o = = = 37.42 = = = 37.42米米)2(hhrh)2(hxhrhx)20452(20)4452(4)2

13、0452(20)2(hhrh4 4）、以）、以A A、B B為圓心，為圓心，4545米為半徑作弧線，該弧米為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切。從此弧線起到地線與針尖相交并與地面相切。從此弧線起到地面止就是保護范圍，保護范圍是個對稱的錐體。面止就是保護范圍，保護范圍是個對稱的錐體。5 5）、避雷針在）、避雷針在hxhx高度的高度的xxxx 平面上和在地面上平面上和在地面上的保護半徑，按下列計算式確定：的保護半徑，按下列計算式確定：6 6） 、直接計算直接計算8344)4452(4)2(000rrhhhrrxrxx平面上保護范圍的截面a)2(0hhhrr)(67. 8mh 7 7） 、用公

14、式用公式344)445(4522a33.36)8344(45)8(452222ac)(67. 833.3645mh題題3.13.1 在在3030米高建筑物頂上米高建筑物頂上(20m(20m50m) )架設通訊天架設通訊天線，設天線高線，設天線高4 4米，直徑米，直徑4 4米，假定建筑物本身米，假定建筑物本身已經(jīng)達到防雷要求，試按二類防雷建筑確定保已經(jīng)達到防雷要求，試按二類防雷建筑確定保護通訊天線的避雷針。護通訊天線的避雷針。3.3 多支避雷針的保護范圍多支避雷針的保護范圍 雙支避雙支避雷針之間的雷針之間的保護范圍是保護范圍是按照兩個滾按照兩個滾球在地面從球在地面從兩側(cè)滾向避兩側(cè)滾向避雷針，并與

15、雷針，并與其接觸后兩其接觸后兩球體的相交球體的相交線而得出的。線而得出的。3.3.1 雙支等高避雷針的保護范圍雙支等高避雷針的保護范圍1、保護范圍的確定、保護范圍的確定 在避雷針高度h小于或等于滾球半徑hr時，當兩支避雷針的距離D 時，應按單支避雷針的方法確定； 當D 時，應按下列方法確定（見圖）： ABCD外側(cè)的保護范圍，按照單支避雷針的方法確定；C、E點位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護寬度bo按下式計算： （3-3-1） 在AOB軸線上，距中心線任一距離x處，其在保護范圍上邊線上的保護高度hx按下式確定： （3-3-2） hhhr22hhhr22222DhhhEOCObro2

16、222xDhhhhrrx2、雙支等高避雷針的保護范圍的計算、雙支等高避雷針的保護范圍的計算 兩針間AEBC內(nèi)的保護范圍，ACO部分的保護范圍按以下方法確定：在任一保護高度hx和C點所處的垂直平面上，在F點上以hx作為假想避雷針，按單支避雷針的方法逐點確定（見圖）。 雙支等高避雷針保護范圍脊線的計算簡圖 應當注意的是，1-1剖面的剖切位置，滾球曲線是半徑為hr且通過F、C兩點。雙支等高避雷針在hx高度的保護范圍（在D D小于 時, hx高度的保護范圍的情況）hhhr22 雙支不等高避雷針的保護范圍，在h1小于或等于hr和h2小于或等于hr的情況下：1、當D 時，應各按單支避雷針所規(guī)定的方法確定；

17、2、當D 時，應按下列方法確定：1）ABCD外側(cè)的保護范圍，按照單支避雷針的方法確定； CE線或HO線的位置按下式計算 （3-3-3）2）在地面上每側(cè)的最小保護寬度b0按下式計算 （3-3-4） 221122hhhhhhrr221122hhhhhhrrDDhhhhDrr2221221211r10Dhh2hEOCOb3.3.2 雙支不等高避雷針的保護范圍雙支不等高避雷針的保護范圍 3 3）在）在AOBAOB軸線上，軸線上，A A、B B間保護范圍上邊線按下間保護范圍上邊線按下式確定：式確定： （3-3-3-53-5）式中：式中：x x 距距CECE線或線或HOHO線的距離。線的距離。 該保護范圍

18、上邊線是以該保護范圍上邊線是以HOHO線上距地面線上距地面h hr r的一點的一點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部分的保護部分的保護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點所處的垂直平點所處的垂直平面上，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（見圖）。方法確定（見圖）。 3 3、雙支不等高避雷針在雙支不等高避雷針在AOAOB B鉛垂面上保護范鉛垂面上保護范圍的計算簡圖圍的計算簡圖在在h h1 1hhr r和和h

19、h2 2hhr r情況下：情況下：當當D D 時，各按單支避雷針方時，各按單支避雷針方法確定；法確定；當當D D 時：時： 1 1） AEBCAEBC外側(cè)按單支避雷針方法確定；外側(cè)按單支避雷針方法確定； 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 = = = =221122hhhhhhr221122hhhhhhr2122DDhhr2121Dhhr雙支等高避雷針保護范圍的計算簡圖 2122DDhhr2121DhhrR= =D DD D1 1 = = D D1 1 = = 將將R R代入，可得：代入，可得： D D1 1 = = 整理后得：整理后得：D

20、 D1 1 = = 222hhRr212hhRr212122hhDDhhrrDDhhhhhr222212221 1 1、矩形布置四支等高避雷針的保護范圍，在、矩形布置四支等高避雷針的保護范圍，在h h小于小于或等于或等于h hr r的情況下，當?shù)那闆r下，當D D3 3 時，應各按雙時，應各按雙支等高避雷針的方法確定；支等高避雷針的方法確定； 2 2、當、當D D3 3 時，應按下列方法確定：時，應按下列方法確定： (1)(1)四支避雷針的外側(cè)各按雙支避雷針的方法確定；四支避雷針的外側(cè)各按雙支避雷針的方法確定；hhhr221hhhr2213.3.3 矩形布置四支等高避雷針的保護范圍矩形布置四支等

21、高避雷針的保護范圍(2)(2)B B、E E 避雷針連線上的保護范圍避雷針連線上的保護范圍( (見見1-11-1剖面剖面) )，外側(cè)部分按單支避雷針的方法確定。兩針的，外側(cè)部分按單支避雷針的方法確定。兩針的保護范圍按以下方法確定：以保護范圍按以下方法確定：以B B、E E兩針針尖為兩針針尖為圓心、圓心、h hr r為半徑作弧相交于為半徑作弧相交于O O點，以點，以O O點為圓心點為圓心、h hr r為半徑作圓弧，與針尖相連的這段圓弧即為半徑作圓弧，與針尖相連的這段圓弧即為針間保護范圍。保護范圍最低點的高度為針間保護范圍。保護范圍最低點的高度h ho o按按下式計算：下式計算： （3-3-3-6

22、3-6） rrohhDhh2322(3)(3) 2-2 2-2剖面的保護范圍，以剖面的保護范圍，以P P點的垂直線上的點的垂直線上的O O點點（距地面高度為（距地面高度為（h hr r+h+ho o）為圓心，為圓心，h hr r為半徑作圓為半徑作圓弧與弧與B B、C C和和A A、E E雙支避雷針所作出在剖面的外側(cè)保雙支避雷針所作出在剖面的外側(cè)保護范圍延長圓弧相交于護范圍延長圓弧相交于F F、H H點。點。F F點（點（H H點與此類同）點與此類同）的位置及高度可按下列計算式確定：的位置及高度可按下列計算式確定： （3-3-3-73-7） （3-3-3-83-8）222xbhhhorxr212

23、22xDhhhhrxor(4) 3-3(4) 3-3剖面的保護范圍的方法與剖面的保護范圍的方法與2-22-2剖面部分的相同。剖面部分的相同。采用滾球法計算保護范圍設計示例為了保護屋面上中央空調(diào)設備可在為了保護屋面上中央空調(diào)設備可在14、15與與G、H軸線交叉處設置避雷針，此時可按照矩軸線交叉處設置避雷針，此時可按照矩形布置四支等高避雷針保護范圍計算形布置四支等高避雷針保護范圍計算D1=18.3m；D2=8m；D3= =19.97m；h0=19.5m。2283 .18綜合教學大樓屋頂設備局部平面圖綜合教學大樓屋頂設備局部平面圖 求避雷針的高度：根據(jù)公式：求避雷針的高度：根據(jù)公式：h= h0+ h

24、r - =19.5+45 - =20.62m 放置中央空調(diào)室外設備的屋面標高為放置中央空調(diào)室外設備的屋面標高為18.000m，女女兒墻高度為兒墻高度為19.100m，因此，可在因此，可在14、15與與G、H軸線軸線交叉處女兒墻上安裝交叉處女兒墻上安裝1.8m的避雷針四根對中央空調(diào)室的避雷針四根對中央空調(diào)室外設備進行保護，此時針頂標高為外設備進行保護，此時針頂標高為20.900m。 rrohhDhh23222322Dhr22297.1945 接閃器的布置是在屋面接閃器的布置是在屋面裝設在建筑物上的避雷網(wǎng)裝設在建筑物上的避雷網(wǎng)（帶）、避雷針及金屬屋面混合組成接閃器，屋面避（帶）、避雷針及金屬屋面混

25、合組成接閃器，屋面避雷網(wǎng)網(wǎng)格不大于雷網(wǎng)網(wǎng)格不大于10m10m； 突出屋面的金屬物體應和屋面防雷裝置相連，在突出屋面的金屬物體應和屋面防雷裝置相連，在屋面接閃器保護范圍之外的非金屬物體應裝接閃器，屋面接閃器保護范圍之外的非金屬物體應裝接閃器，并和屋面防雷裝置相連。并和屋面防雷裝置相連。 當避雷線的高度當避雷線的高度h h 2h2hr r時，無保護范圍；當時，無保護范圍；當避雷線的高度避雷線的高度h h 2h2hr r時，應按下列方法確定。時，應按下列方法確定。 1) 1) 距地面距地面h hr r處作一平行于地面的平行線；處作一平行于地面的平行線； 2) 2) 以避雷線為圓心，以避雷線為圓心，h

26、 hr r為半徑，作弧線交于平為半徑，作弧線交于平行線的行線的A A、B B兩點；兩點； 3) 3) 以以A A、B B為圓心，為圓心，h hr r為半徑作弧線，該兩弧為半徑作弧線，該兩弧線相交或相切并與地面相切。從該弧線起到地面止線相交或相切并與地面相切。從該弧線起到地面止就是保護范圍；就是保護范圍； 4) 4) 當當h h小于小于2 2h hr r且大于且大于h hr r時，保護范圍最高點的時，保護范圍最高點的高度高度h h0 0按下式計算：按下式計算： h h0 0= =2h2hr rh h （3-4-13-4-1） 3.4.1 單根避雷線的保護范圍單根避雷線的保護范圍3.4 避雷線的保

27、護范圍避雷線的保護范圍 5) 避雷線在避雷線在hx高度的高度的x-x平面上的保護寬度，按平面上的保護寬度，按下式計算：下式計算： （3-4-2）式中：式中：bx 避雷線在避雷線在hx高度的高度的xx平面上的保護寬度平面上的保護寬度（m）；）； h 避雷線的高度（避雷線的高度（m）；）； hr 滾球半徑，按各類防雷建筑確定（滾球半徑，按各類防雷建筑確定（m）；）； hx 被保護物的高度（被保護物的高度（m）。）。xrxrxhhhhhhb22單根架空避雷線的保護范圍 兩根等高避雷線的保護范圍按單支避雷針的方法兩根等高避雷線的保護范圍按單支避雷針的方法確定。確定。 1 1、避雷線高度、避雷線高度h

28、hh hr r時：時： 當當D D ，各按單根避雷線的方法各按單根避雷線的方法計算；當計算；當D D ，按下列方法確定：按下列方法確定： 1 1）兩根避雷線的外側(cè)，按單根避雷線的方法確）兩根避雷線的外側(cè)，按單根避雷線的方法確定；定； 2 2）兩根避雷線之間的保護范圍按以下方法確定）兩根避雷線之間的保護范圍按以下方法確定：以：以A A、B B兩避雷線為圓心，兩避雷線為圓心，h hr r為半徑作圓弧交于為半徑作圓弧交于O O點點，以，以O O點點為圓心、為圓心、h hr r為半徑作圓弧交于為半徑作圓弧交于A A、B B點；點； 3 3）兩避雷線之間保護范圍最低點的高度）兩避雷線之間保護范圍最低點的

29、高度h h0 0按下按下式計算：式計算： （3-3-4-34-3）hhhr22hhhr22rrhhDhh22023.4.2 兩根等高避雷線的保護范圍兩根等高避雷線的保護范圍兩根等高避雷線在hhr時的保護范圍 4 4）避雷線兩端的保護范圍按雙支避雷針的方法確定，但）避雷線兩端的保護范圍按雙支避雷針的方法確定，但在中心上在中心上h h0 0線的內(nèi)移位置按以下方法確定（圖線的內(nèi)移位置按以下方法確定（圖1 11 1剖面）：以剖面）：以雙支避雷針所確定的中點保護范圍最低點的高度作為假想避雷雙支避雷針所確定的中點保護范圍最低點的高度作為假想避雷針，將其保護范圍的延長弧線與針，將其保護范圍的延長弧線與h h

30、0 0線交于線交于E E點。內(nèi)移位置的距點。內(nèi)移位置的距離離x x也可按下式計算：也可按下式計算： （3-3-4-44-4）式中：式中：b b0 0 按式（按式（3-3-3-43-4）確定。）確定。0002bhhhxr 2 2、避雷線高度、避雷線高度h h小于小于2 2h hr r且大于且大于h hr r，而且避雷線而且避雷線之間的距離之間的距離D D小于小于2 2h hr r且大于且大于 的情況的情況下，按下列方法確定。下，按下列方法確定。 1 1）距地面）距地面h hr r處作一與地面平行的線；處作一與地面平行的線； 2 2）以避雷線）以避雷線A A、B B為圓心，為圓心，h hr r為半

31、徑作弧線相交為半徑作弧線相交于于O O點并與平行線相交或相切于點并與平行線相交或相切于C C、E E點；點； 3 3）以）以O O點為圓心、點為圓心、h hr r為半徑作弧線交于為半徑作弧線交于A A、B B點；點； 4 4）以）以C C、E E為圓心、為圓心、h hr r為半徑作弧線交于為半徑作弧線交于A A、B B并并與地面相切；與地面相切； 5 5）兩避雷線之間保護范圍最低點的高度）兩避雷線之間保護范圍最低點的高度h h0 0按下按下式計算：式計算： （3-3-4-54-5）r22r0hh2Dhhhh2hh2rr6 6）最小保護寬度）最小保護寬度b bm m位于位于h hr r高處，其值

32、按下式計算：高處，其值按下式計算： （3-3-4-64-6）rrmhDhhhb22兩根等高避雷線在高度hr h 2hr時的保護范圍 7 7）避雷線兩端的保護范圍按雙支高度）避雷線兩端的保護范圍按雙支高度h hr r的避的避雷針確定，但在中線上雷針確定，但在中線上h h0 0線的內(nèi)移位置按以下方法線的內(nèi)移位置按以下方法確定（圖確定（圖1 11 1剖面）：剖面）： 以雙支高度以雙支高度h hr r的避雷針所確定的中點保護范圍的避雷針所確定的中點保護范圍最低點的高度最低點的高度 作為假想避雷針，將作為假想避雷針，將其保護范圍的延長弧線與其保護范圍的延長弧線與h h0 0線交于線交于F F 點。點。

33、內(nèi)移位置的距離內(nèi)移位置的距離 x x 也可按下式計算：也可按下式計算： （3-3-4-74-7）20Dhhr220022Dhhhhxrr兩根等高避雷線在高度小于兩根等高避雷線在高度小于h hr r時的保護范圍立體圖時的保護范圍立體圖 某廠準備利用一場地做露天草庫，草庫占地面某廠準備利用一場地做露天草庫，草庫占地面積為積為100100m m120m120m，草庫設計堆高為草庫設計堆高為1414米，請進行該米，請進行該草庫的防雷設計。草庫的防雷設計。 解題：按照規(guī)范解題：按照規(guī)范3.5.53.5.5條規(guī)定：糧、棉及易燃物條規(guī)定：糧、棉及易燃物大量集中的露天堆場，宜采用防直擊雷的措施，當大量集中的露

34、天堆場，宜采用防直擊雷的措施，當其年計算雷擊次數(shù)大于或等于其年計算雷擊次數(shù)大于或等于0.060.06時時, ,宜采用獨立避宜采用獨立避雷針或架空避雷線防直擊雷。獨立避雷針和架空避雷針或架空避雷線防直擊雷。獨立避雷針和架空避雷線保護范圍的滾球半徑雷線保護范圍的滾球半徑h hr r可取可取100100米。米。 例題：露天堆草場的防雷工程設計示例A A、 雷擊次數(shù)計算：雷擊次數(shù)計算：L=120m W=100m H=14m TL=120m W=100m H=14m Td d=25d/a=25d/aN Ng g =0.024 T =0.024 Td d1.31.3=0.024 =0.024 25251.

35、31.3=1.58=1.58次次/ /kmkm2 2m mA Ae e=LW+2=LW+2（L+WL+W） +H +H（200-H200-H） 1010-6-6 =0.031 =0.031（kmkm2 2）K=2.0K=2.0；N=K NN=K Ng g A Ae e=2=21.581.580.031=0.10.031=0.1次次/ / a a0.060.06次次/ / a a 因此，應采用獨立避雷針或架空避雷線的方式作因此，應采用獨立避雷針或架空避雷線的方式作防雷保護設計，同時，滾球半徑防雷保護設計，同時，滾球半徑h hr r=100m=100m。H200H B B、矩形布置四矩形布置四支等

36、高避雷針保護計算支等高避雷針保護計算 在對被保護物進行分在對被保護物進行分析后，確定采用矩形布析后，確定采用矩形布置四支等高避雷針的方置四支等高避雷針的方式進行防雷保護設計。式進行防雷保護設計。 、預選針高為、預選針高為3030m m的的GFL1GFL19 9型避雷針塔。型避雷針塔。h=30mh=30m，h hx x=14m =14m ，h hr r=100m=100m。針塔外部的防雷保護半針塔外部的防雷保護半徑為徑為r rx x= - = - = - =20.38m = - =20.38m， 取取2020m m。四針布置見圖。四針布置見圖。hh2hrxrxhh2h30100230141002

37、142 = =142.832 = =142.83m mD D3 3= = （100-2100-28.28.2）=118.22m=118.22m142.83m142.83m中部中部O O點保護高度點保護高度 h ho o = = + h + h h hr r = = + 30 + 30 100 100 =10.7m =10.7m14m 14m 不滿足要求，不滿足要求，將避雷針塔高提高到將避雷針塔高提高到3535m m。hh2hr30100230223r2Dh22222.11810022、改用、改用3535m m的的GFL1GFL11313型避雷針塔（總重量型避雷針塔（總重量2426.92426.

38、9kgkg）。）。h=35mh=35m，h hx x=14m =14m ，h hr r=100m=100m。針塔外部的防雷保護半徑為針塔外部的防雷保護半徑為r rx x= - =24.96m= - =24.96m， 取取2424m m。 四針布置見圖。四針布置見圖。2 = =151.992 = =151.99m mD D3 3= = （100-2100-211.511.5）=108.89m=108.89m151.99m151.99m中部中部O O點保護高度：點保護高度： h ho o= +30= +30100=18.88m100=18.88m14m 14m 滿足要求。滿足要求。 3510023

39、514100214hh2hr35100235222289.1081002計算兩針中部外側(cè)的保護半徑計算兩針中部外側(cè)的保護半徑 h=27.29 m, hx=14m, hr=100m。rx= - =68.6551.03=17.62m11.5mrx=17.62m21.5m 不能全部滿足要求，改用避雷線不能全部滿足要求，改用避雷線保護法。保護法。計算兩針中部保護高度計算兩針中部保護高度兩針間距離：兩針間距離：D1=D2=10011.52=77m根據(jù)根據(jù) 計算兩針中間保護高度計算兩針中間保護高度ho；ho=27.29m21222xDhhhhrxor222o27710035h10029.27100229.

40、2714100214 A、計算線外的保護寬度計算線外的保護寬度h=25m，hx=14m ，hr=100m。針塔外部的防雷保護寬度為針塔外部的防雷保護寬度為bx= - = - =15.11m， 取取15m 2 = =132.29m兩避雷線間的距離為兩避雷線間的距離為D=120215=90m132.29m 、在對被保護物進行分析后，確定選用避雷線塔進行防在對被保護物進行分析后，確定選用避雷線塔進行防雷設計。雷設計。 預選用的避雷線塔為預選用的避雷線塔為25 25 m m高的高的GFW1GFW13 3型，型， 單塔重量為單塔重量為17011701kgkg；跨度為跨度為120120m m。 hh2hr

41、hh2hrxrxhh2h2510022514100214251002252 B B、計算兩避雷線之間的保護范圍最低點的高度計算兩避雷線之間的保護范圍最低點的高度h ho o=+h=+hh hr r=+25=+25100=14.30m100=14.30m14m14m滿足要求。避雷線塔布置見圖滿足要求。避雷線塔布置見圖 考慮跨度為考慮跨度為120120m m的避雷線，其最大弧垂為的避雷線，其最大弧垂為4.84.8m m，因此在選用避雷線塔時，應選用因此在選用避雷線塔時，應選用3030m m高的高的GFW1GFW15 5型，型， 單塔重量為單塔重量為2218.72218.7kgkg，四塔重量為四塔重

42、量為8874.88874.8kgkg。 避雷線采用直徑為避雷線采用直徑為7.87.8mmmm的鋼絞線，跨度為的鋼絞線，跨度為120120m m，單線重量為單線重量為35.635.6kgkg，雙線重量為雙線重量為71.271.2kgkg。地基礎(chǔ)承載地基礎(chǔ)承載力標準值為力標準值為150150kNkN/m/m2 2。 接地電阻不大于接地電阻不大于1010，環(huán)形水平接地的環(huán)形水平接地的等效等效圓圓半半徑徑不小于不小于5 5m m，實際水平、垂直接地體的設計待土壤電實際水平、垂直接地體的設計待土壤電阻率測定數(shù)據(jù)完成后另行計算。阻率測定數(shù)據(jù)完成后另行計算。 滾球法所畫的地滾球法所畫的地面，也可以是位于建面

43、，也可以是位于建筑物上的接地金屬物筑物上的接地金屬物或其它接閃器，這時，或其它接閃器，這時，這些接地金屬物或其這些接地金屬物或其它接閃器便被稱為它接閃器便被稱為“等效地面等效地面”。 計算樓頂上的避雷針保護范圍時，由于樓頂計算樓頂上的避雷針保護范圍時，由于樓頂?shù)某叽缦拗撇豢赡芟蟮孛嬉粯訜o限延伸，常常計的尺寸限制不可能象地面一樣無限延伸，常常計算結(jié)果可能會造成滾球并未被避雷針和樓頂撐起，算結(jié)果可能會造成滾球并未被避雷針和樓頂撐起，而是懸在半空，不符合滾球法定義。而是懸在半空，不符合滾球法定義。 3.5 等效地面問題等效地面問題1、等效地面、等效地面 當接閃器在當接閃器在“地地面上保護范圍的截面面

44、上保護范圍的截面”的外周線觸及接地金屬的外周線觸及接地金屬物、其它接閃器時，各物、其它接閃器時，各圖的保護范圍均適用于圖的保護范圍均適用于這些接閃器。所需斷面這些接閃器。所需斷面的保護范圍當接地金屬的保護范圍當接地金屬物、其它接閃器是處在物、其它接閃器是處在外周線之內(nèi)且位于被保外周線之內(nèi)且位于被保護部位的邊沿時，應按護部位的邊沿時，應按以下方法確定所需斷面以下方法確定所需斷面的保護范圍：的保護范圍： 、以、以A A、B B為圓心，為圓心， h hr r為半徑作弧線相交于為半徑作弧線相交于O O點；點； 、以、以O O點為圓心、點為圓心、h hr r為半徑作弧線為半徑作弧線A A、B B，弧線弧

45、線A A、B B就是保護范圍的上邊線。就是保護范圍的上邊線。 建筑物為第二類防雷建筑物，樓頂平臺需安裝接建筑物為第二類防雷建筑物，樓頂平臺需安裝接收數(shù)據(jù)的衛(wèi)星天線收數(shù)據(jù)的衛(wèi)星天線 ( (如圖所示如圖所示) )： 天線高度等于天線高度等于4 4m m； 電梯機房屋面距衛(wèi)星天線放置屋面高度為電梯機房屋面距衛(wèi)星天線放置屋面高度為4 4米；米； 衛(wèi)星天線到電梯房的距離等于衛(wèi)星天線到電梯房的距離等于8 8m m米。米。 要求設計接閃器對衛(wèi)星接受收天線進行保護。要求設計接閃器對衛(wèi)星接受收天線進行保護。2、等效地面問題分析：、等效地面問題分析： 解：解：大樓樓頂平臺上已經(jīng)有避雷帶保護，現(xiàn)在只需考慮架大樓樓頂

46、平臺上已經(jīng)有避雷帶保護，現(xiàn)在只需考慮架設避雷針用于保護衛(wèi)星天線。設避雷針用于保護衛(wèi)星天線。 第一種計算方法：第一種計算方法： 按照建筑物防雷設計規(guī)范規(guī)定，由于大樓樓頂安裝按照建筑物防雷設計規(guī)范規(guī)定，由于大樓樓頂安裝了避雷帶并且有可靠接地，因此大樓樓頂可以作為等效地面來了避雷帶并且有可靠接地，因此大樓樓頂可以作為等效地面來對待。按照單支避雷針的計算公式：對待。按照單支避雷針的計算公式： 其中：其中：h hr r滾球半徑，第二類防雷建筑物取滾球半徑，第二類防雷建筑物取h hr r=45m=45m。 h hx x被保護物的高度，被保護物的高度，h hx x是衛(wèi)星天線高度等于是衛(wèi)星天線高度等于4 4m

47、 m。 r rx x避雷針在避雷針在hxhx高度上的保護半徑，是衛(wèi)星天線到電高度上的保護半徑，是衛(wèi)星天線到電 梯機房的距離梯機房的距離r rx x =8m =8m。 h h 避雷針高度。避雷針高度。 解方程得避雷針高度為：解方程得避雷針高度為：h=9mh=9m。 xrxrxhhhhhhr22 第二計算方法：第二計算方法： 電梯房和被保護的衛(wèi)星天線同樣高電梯房和被保護的衛(wèi)星天線同樣高4 4米，且電梯機米，且電梯機房頂也有避雷帶和大樓避雷帶相連接。因此把電梯房房頂也有避雷帶和大樓避雷帶相連接。因此把電梯房頂?shù)奈菝娈斪鞯孛鎭碛嬎?。頂?shù)奈菝娈斪鞯孛鎭碛嬎恪?按照單支避雷針的計算公式：按照單支避雷針的計

48、算公式：其中：其中：h hr r滾球半徑，第二類防雷建筑物取滾球半徑，第二類防雷建筑物取h hr r=45m=45m。 r r0 0避雷針在避雷針在hxhx高度上的保護半徑，是衛(wèi)星天線到電高度上的保護半徑，是衛(wèi)星天線到電 梯機房的距離梯機房的距離r rx x =8m =8m。 h h 避雷針高度。避雷針高度。 解方程得避雷針高度為：解方程得避雷針高度為：h=1mh=1m。 hhhrr20 計算結(jié)論：計算結(jié)論： 第一種算法算出避雷針高第一種算法算出避雷針高9 9米，是以大樓屋面作為米，是以大樓屋面作為等效地面計算，避雷針的高度為等效地面計算，避雷針的高度為9 9米（即高出電梯機米（即高出電梯機房

49、屋面房屋面5 5米）。米）。 第二種算法是以電梯機房屋面作為等效地面計算，第二種算法是以電梯機房屋面作為等效地面計算，算出避雷針高出電梯機房屋面算出避雷針高出電梯機房屋面1 1米。米。 第一種計算方法結(jié)果，第一種計算方法結(jié)果，OA=9OA=9米（即高出電梯機房米（即高出電梯機房屋面屋面5 5米）避雷針，以米）避雷針，以A A點和衛(wèi)星最高點為圓心以點和衛(wèi)星最高點為圓心以h hr r=45m=45m為半徑分別畫圓弧，使兩圓弧相交。為半徑分別畫圓弧，使兩圓弧相交。 兩圓弧相交的交點為圓心，以兩圓弧相交的交點為圓心，以h hr r=45m=45m半徑畫圓弧半徑畫圓弧它的保護曲線它的保護曲線ADAD并未

50、觸及大樓樓頂；并未觸及大樓樓頂； 第二種計算方法結(jié)果，第二種計算方法結(jié)果，0 0C=5C=5米（即高出電梯機房米（即高出電梯機房屋面屋面1 1米）避雷針，以米）避雷針，以C C點和衛(wèi)星點和衛(wèi)星天線天線最高點為圓心以最高點為圓心以h hr r=45m=45m為半徑分別畫圓弧，使兩圓弧相交。為半徑分別畫圓弧，使兩圓弧相交。 兩圓弧相交的交點為圓心，以兩圓弧相交的交點為圓心，以h hr r=45m=45m半徑畫圓弧半徑畫圓弧的保護曲線的保護曲線CFCF也未觸及大樓樓頂平臺。也未觸及大樓樓頂平臺。 從作圖的結(jié)果證明，上述兩種計算方法得出的結(jié)從作圖的結(jié)果證明，上述兩種計算方法得出的結(jié)論，直擊雷都有可能直

51、擊中衛(wèi)星天線，結(jié)論是不正確論，直擊雷都有可能直擊中衛(wèi)星天線，結(jié)論是不正確的。的。 第一種計算方法結(jié)果圖示第一種計算方法結(jié)果圖示 第二種計算方法結(jié)果圖示第二種計算方法結(jié)果圖示 總之，計算樓頂上的避雷針保護范圍，由于樓頂總之，計算樓頂上的避雷針保護范圍，由于樓頂平面的范圍不可能象地面一樣水平延伸，所以計算結(jié)平面的范圍不可能象地面一樣水平延伸，所以計算結(jié)果可能造成滾球并未被避雷針和樓頂撐起，而是懸在果可能造成滾球并未被避雷針和樓頂撐起，而是懸在半空，不符合滾球法定義。因此，要用作圖方法進一半空，不符合滾球法定義。因此，要用作圖方法進一步校對。步校對。 1、ESE避雷針避雷針簡介簡介 當雷暴來臨時，所

52、產(chǎn)生的能量當雷暴來臨時，所產(chǎn)生的能量是相當巨大的（每米達到幾千伏），是相當巨大的（每米達到幾千伏），ESEESE（早期預放電）避雷針的空氣終早期預放電）避雷針的空氣終端從自然界的電場中吸收能量，下端端從自然界的電場中吸收能量，下端能量收集電極把電能量貯存在觸發(fā)裝能量收集電極把電能量貯存在觸發(fā)裝置內(nèi)。置內(nèi)。 每當閃電發(fā)生前，電場強度迅速每當閃電發(fā)生前，電場強度迅速增強，當儲存的能量達到某一水平，增強，當儲存的能量達到某一水平，空氣終端便會把信息輸送入電觸發(fā)裝空氣終端便會把信息輸送入電觸發(fā)裝置，在空氣終端的尖端便會產(chǎn)生火花，置，在空氣終端的尖端便會產(chǎn)生火花，形成尖端放電現(xiàn)象。形成尖端放電現(xiàn)象。 3

53、.6 E S E (E S E (提前放電避雷針提前放電避雷針) )的保護范圍的保護范圍 在空氣終端的尖端的離子化可被在空氣終端的尖端的離子化可被表征為：表征為： 控制離子的釋放：觸發(fā)裝置容許觸發(fā)裝置容許離子在極短的時間內(nèi)放電，觸發(fā)系統(tǒng)離子在極短的時間內(nèi)放電，觸發(fā)系統(tǒng)極度的準確性意味著離子可在極準的極度的準確性意味著離子可在極準的時間被釋放，換句話說，在主閃電發(fā)時間被釋放，換句話說，在主閃電發(fā)生前的剎那間。生前的剎那間。 CORONA效應的觸發(fā)：大量初始：大量初始電子的存在，連同迅速增強的電場令電子的存在，連同迅速增強的電場令自然的自然的CORONACORONA效應觸發(fā)時間減少。效應觸發(fā)時間減

54、少。 預期上引放電通道：ESEESE避雷針避雷針被設計成從其尖端產(chǎn)生一預期上引放被設計成從其尖端產(chǎn)生一預期上引放電通道，并早于那些鄰近高點產(chǎn)生。電通道，并早于那些鄰近高點產(chǎn)生。這就表示著這就表示著ESEESE避雷針成為了在其保護避雷針成為了在其保護范圍內(nèi)最有影響力的一點。范圍內(nèi)最有影響力的一點。2 2、應用領(lǐng)域、應用領(lǐng)域1 1）易燃、易爆物品倉庫易燃、易爆物品倉庫2 2）礦場、農(nóng)場礦場、農(nóng)場3 3）高層建筑高層建筑 4 4）大學、醫(yī)院大學、醫(yī)院 5 5）民用與軍用船舶民用與軍用船舶6 6）高爾夫球場、賽馬場、運動場高爾夫球場、賽馬場、運動場7 7）證券交易所證券交易所8 8）無線通訊基站無線通

55、訊基站9 9）化學品、紡織品、橡膠、油漆等制造）化學品、紡織品、橡膠、油漆等制造廠廠1010）歷史性建筑物）歷史性建筑物1111）電力變電站）電力變電站1212）機場）機場1313）廣播電視塔）廣播電視塔1414）微波站、雷達站、尋呼發(fā)射臺）微波站、雷達站、尋呼發(fā)射臺3、ESE滾球法簡介滾球法簡介 1 1）ESEESE避雷針的組成避雷針的組成 針頭：是一種成型的不變針頭：是一種成型的不變的良導體，于它頂部和延伸部的良導體，于它頂部和延伸部分可產(chǎn)生一股強制氣流循環(huán)。分可產(chǎn)生一股強制氣流循環(huán)。 支撐桿：是由加工過的銅支撐桿：是由加工過的銅（或各種類型不銹鋼）組成，（或各種類型不銹鋼）組成，頂部裝有

56、一個或多個不銹鋼離頂部裝有一個或多個不銹鋼離子發(fā)射極，插入絕緣套中，穩(wěn)子發(fā)射極，插入絕緣套中，穩(wěn)定漂浮的電位。定漂浮的電位。 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ( (壓電壓電激勵器激勵器) )：裝于支：裝于支撐桿的底部，由壓撐桿的底部，由壓電陶瓷組成，這些電陶瓷組成，這些壓電陶瓷是壓在一壓電陶瓷是壓在一個絕緣容器中，并個絕緣容器中，并與一套簡單而完全與一套簡單而完全可靠的激勵系統(tǒng)相可靠的激勵系統(tǒng)相配合，內(nèi)有一條高配合，內(nèi)有一條高壓電纜沿桿內(nèi)穿過壓電纜沿桿內(nèi)穿過以連接激勵器與頭以連接激勵器與頭部的發(fā)射極。部的發(fā)射極。 法國杜爾-梅森（DUVAL-MESSIEN） “衛(wèi)星+” （satelit+）避雷針2 2）ESE

57、ESE工作原理工作原理 ESEESE避雷針中壓電陶瓷是一組晶體結(jié)構(gòu)，存有一避雷針中壓電陶瓷是一組晶體結(jié)構(gòu)，存有一對已強加的一個強大極化場所極化的有特定方向的電對已強加的一個強大極化場所極化的有特定方向的電極。它由非常堅硬的材料（鋁鈦酸鉛）組成，末端有極。它由非常堅硬的材料（鋁鈦酸鉛）組成，末端有良好的鎳涂層。良好的鎳涂層。 該結(jié)構(gòu)的特性是在受到壓力時，會產(chǎn)生高電壓該結(jié)構(gòu)的特性是在受到壓力時，會產(chǎn)生高電壓（高達（高達2000020000伏至伏至2500025000伏）。遠高于足以產(chǎn)生理想離伏）。遠高于足以產(chǎn)生理想離子數(shù)所要求的水平。子數(shù)所要求的水平。 壓電式激勵器的許多可逆效應的應力可從以下幾壓

58、電式激勵器的許多可逆效應的應力可從以下幾方面獲得的：避雷針本身及其小的擾動所產(chǎn)生的應力；方面獲得的：避雷針本身及其小的擾動所產(chǎn)生的應力；針桿的共振產(chǎn)生的振蕩效應；預先作用在激勵器上的針桿的共振產(chǎn)生的振蕩效應；預先作用在激勵器上的應力。應力。 壓電脈沖的兩極性使壓電脈沖的兩極性使ESEESE避雷針具有：避雷針具有：在正電閃在正電閃和負電閃這兩種情況下都能工作的優(yōu)點。和負電閃這兩種情況下都能工作的優(yōu)點。 與激勵器有電氣連接的發(fā)射極處于高電位，它們與激勵器有電氣連接的發(fā)射極處于高電位，它們釋放大量的離子，擴散至針頭周圍和它的延伸區(qū)。釋放大量的離子，擴散至針頭周圍和它的延伸區(qū)。 避雷針電離系統(tǒng)主要是縮

59、短了電暈效應產(chǎn)生的時避雷針電離系統(tǒng)主要是縮短了電暈效應產(chǎn)生的時間，當電離子由正常密度間，當電離子由正常密度15015011001100個個/ /cmcm3 3增加至增加至80,00080,000個個/ /cmcm3 3時，引發(fā)放電所需的時間會縮短時，引發(fā)放電所需的時間會縮短5050，電荷密度，電荷密度越大則時間越短。越大則時間越短。 事實上，在周圍空氣中任何人為的對離子密度的事實上，在周圍空氣中任何人為的對離子密度的增加都會降低大氣介質(zhì)的擊穿電壓。增加都會降低大氣介質(zhì)的擊穿電壓。3、ESE避雷針的保護范圍 l）優(yōu)先截獲 在低強度電場下促進激發(fā)的能力，增大了避雷針截獲的概率。這種能力使“優(yōu)先截獲點”比被保護的大樓的其它點的性能更好。 因此，這種避雷針對干低強度放電（25kA）比那些只能截獲它上面很短距離（D=l0I2/