幾種常用接閃器的保護范圍和布置

幾種常用接閃器的保護范圍和布置

避雷針、避雷針、避雷網(wǎng)是指直接切割魚雷針、避雷帶（線）、避雷網(wǎng)，以及用于禮賓部的金屬屋頂和金屬構件。它與引下線、接地裝置有良好的電氣連接。其作用是當雷電直接擊中它時,雷電流從它的本身通過引下線、接地裝置,迅速泄流到大地,從而保護了建筑物和建筑物內(nèi)的電氣設備。在建筑物的直擊雷防護的防雷設計工作中,經(jīng)常遇到接閃器的選擇和布置,同一幢建筑物的直擊雷防護,可以選擇不同的接閃器,而安裝不同的接閃器其投資是不同的。為了做到既安全可靠、美觀實用,又能節(jié)省投資,運用數(shù)理統(tǒng)計方法對幾種常用接閃器的保護范圍進行分析,在充分利用接閃器保護范圍的前提下,選擇最佳的接閃器來保護建筑物。同時引用一些在防雷減災工作中遇到的由于接閃器選擇布置不當,使防雷保護范圍不合格甚至出現(xiàn)雷擊事故的事例加以說明。12閃存器的選擇和配置1.1被保護物平面放線模式根據(jù)滾球法的單支避雷針在hx高度的xx′平面上和地面上的保護半徑的計算公式:式中:rx:避雷針在hx高度的xx′平面上的保護半徑,當hx=0時為地面上的保護半徑(m);h:避雷針的高度(m),h=h0+hX;hr:滾球半徑(m);hx:被保護物的高度(m);h0:避雷針的有效高度(m)。根據(jù)式(1),分別用一、二、三類防雷建筑物的滾球半徑值(hr)和避雷針的幾個有效高度值(h0)以及被保護物(平面)的幾種高度值(hx),代入(1)式計算。得出單支避雷針的保護半徑,在地面(hx=0)時最大,隨著被保護物(平面)高度(hx)的增加而減少。同一高度的單支避雷針(如h0=3m)當安裝在不同高度的平面時其保護半徑是不同的(這與折線法的45度角的計算方法有很大的差別),避雷針的保護半徑隨著避雷針所在平面的增高而逐漸減少,當避雷針所在平面增加到一定程度時,其保護半徑小于避雷針的有效高度。為了充分利用單支避雷針的保護半徑,對于第三類防雷建筑物(hr=60m),避雷針最好安裝在四層(12m)及以下的樓房上,對于五層(15m)及以上的樓房應考慮安裝避雷帶或者針、帶結合的接閃器;對于第二類防雷建筑物(hr=45m),避雷針最好安裝在三層(9m)及以下的樓房上,對于四層(12m)及以上的樓房上應考慮安裝避雷帶或者針、帶結合的接閃器。筆者在查閱有關雷害資料過程中曾看到許多這樣的情況:一幢樓房(28米長,15米寬,六、七層高)才安裝兩支5米高的避雷針,接閃器的保護范圍明顯不合格,必須整改,整改起來不但增加了投資,還增加施工難度,造成不必要的浪費。對于第一類防雷建筑物(hr=30m),為了提高單支獨立避雷針的保護半徑,可以加大避雷針的高度。單支獨立避雷針保護半徑的增加量,隨著避雷針高度的增加而減少。如,避雷針從5m增高到10m時,其保護半徑的增加量為5.78m,而避雷針從25m增高到30m時,其保護半徑的增加量為0.42m。避雷針的增加量同為5m,而避雷針保護半徑的增加量卻相差5.36m(即5.78m-0.42m=5.36m)。為了充分利用單支獨立避雷針的保護半徑,避雷針的高度最好設計在20m或者以下,如果避雷針的高度已為20m,其保護范圍還不夠時,應考慮安裝多支獨立避雷針或架空避雷線或根據(jù)具體情況而定。1.2防水材料的保護根據(jù)滾球法避雷針保護范圍計算方法,單根避雷線在hx高度的xx′平面上的保護寬度的計算公式,推導出避雷帶在hx高度的xx′平面上的保護寬度的計算公式:式中:bx:避雷帶在hx高度的xx′平面上的保護寬度(m);h:避雷帶的高度(m),h=h0+hx;hr滾球半徑(m);hx被保護物的高度(m);h0避雷帶的有效高度(m)根據(jù)式(2),分別用二、三類防雷建筑物的滾球半徑值(hr)和避雷帶的幾個有效高度值(h0)以及被保護物(平面)的幾種高度值(hx),代入(2)式計算,得出避雷帶在不同高度上的保護寬帶,當避雷帶的有效高度(h0)不變時,避雷帶的保護寬度(bx)隨著被保護物(平面)高度(hx)增加而減少。筆者根據(jù)查閱有關雷害資料的防雷檢測記錄統(tǒng)計:建筑物上避雷帶的高度一般為0.15m(有的為0.1m或更低);避雷帶安裝在樓房的女兒墻上或平面屋的四周;女兒墻的寬度一般為0.2m(有的達0.5m)。對于三類防雷建筑物(hr=60m),當樓房高度超過九層(27m)時,0.15m高的避雷帶就保護不了0.2m寬的女兒墻。如:樓房高度為30m(10層),女兒墻度為0.2m,0.15m高的避雷帶其保護寬度為0.09m<0.1m;對二類防雷建筑物(hr=45m),當樓房高度超過六層(18m)時,0.15m高的避雷帶就保護不了0.2m寬的女兒墻。如:樓房高度為21m(7層),女兒墻寬度為0.2m,0.15m高的避雷帶其保護寬度為0.09m<0.1m。在防雷設計中,避雷帶高度的確定必須根據(jù)樓房的高度和女兒墻的寬度進行綜合考慮,經(jīng)過計算避雷帶的保護范圍來確定避雷帶高度,這樣既經(jīng)濟美觀又達到防雷的目的。如果不考慮樓房的高度和女兒墻的寬度,只在女兒墻上敷設一圈避雷帶,當接閃器的保護范圍不合格時,容易出現(xiàn)雷擊事故。筆者在查閱有關雷害資料過程中,曾經(jīng)看到幾例由于避雷帶過矮,使保護范圍不合格,被雷電擊壞女兒墻或琉璃瓦的事例。在地面上一支5m高的避雷針,被保護物的高度為3m時,避雷針的保護半徑為5.25(23.98-18.73)m,這樣可以想到:對于第三類防雷建筑物,如果人們需要在樓房天面活動或工作,且樓房的寬度小于20m時,樓房的接閃器選擇布置應使用針、帶結合的方式比較好,即在樓房天面安裝防雷保護合格的避雷帶(避雷帶所組成的網(wǎng)格小于20m×20m或24m×16m)。安裝了避雷帶后的屋面相當于“地面”,這是滾球法的優(yōu)點,再在樓梯屋屋頂或者在“適當?shù)奈恢谩卑惭b避雷針(避雷針的高度根據(jù)具體情況而定),雷雨時在屋面上活動的人員才安全。筆者查閱有關雷害資料,曾經(jīng)看到好幾例由于建筑物沒有安裝防雷設施或者是樓面上安裝的接閃器過矮,雷雨時,在樓面上工作的人員被雷電擊死、擊傷的事例。1.3避雷短針保護的范圍根據(jù)滾球法的雙支等高避雷針的兩針連線的垂直平分線上,其兩針在地面每側的保護寬度的計算公式,得出避雷短針在兩針連線中點處每側的保護寬度公式:根據(jù)式(3),分別用二、三類防雷建筑物的滾球半徑值(hr)和避雷短針的幾個高度值(h)以及兩支避雷短針的距離的不同值(D),代入式(3)計算,得出屋面上安裝了避雷帶、避雷短針(針、帶結合的接閃器)后,每雙支等高避雷短針,其兩針連線的中心處每側的保護寬度,雙支等高避雷短針,其兩針連線的中點處每側的保護寬度隨著兩針間距離的增大而減少;根據(jù)滾球法的防雷保護優(yōu)點,當屋面上安裝了避雷網(wǎng)后其屋面相當于地面,避雷短針的保護范圍有很大的優(yōu)勢。如:0.5m高的避雷短針,當兩針間的距離在12m時,兩針連線的中點處每側的保護寬度有幾米寬;當D=0時,即為單支避雷短針,對于第三類防雷建筑物(hr=60m),其保護半徑為7.73m,對于第二類防雷建筑物(hr=45m),其保護半徑為6.69m。從上述分析的情況知,對一些裝飾美觀的建筑物為了不使避雷網(wǎng)露出,可以設計暗敷避雷網(wǎng),并在轉(zhuǎn)彎處、屋角、屋檐、檐角或沿平直的女兒墻每隔不大于10m處設計裝飾性的避雷短針(避雷短針的高度根據(jù)具體情況而定),這樣既美觀又達到有效地防雷的目的。2避雷帶和接閃器的組合根據(jù)上述對幾種接閃器的統(tǒng)計分析,單支避雷針的保護范圍比較寬,但隨著被保護平面的增高其保護范圍減少,所以單支避雷針只適用于低層建筑物的防雷保護,對于高層建筑物就失去其優(yōu)勢;避雷帶的保護范圍比較狹窄,但適用于高層建筑物的防雷保護,并且安裝了避雷帶后的防雷平面相當于地面;對于屋角、屋檐、檐角等