关于安全距离及屏蔽系数计算的理解和探讨增加新规范

2、安全距离计算公式的讨论
源自文库
（2）、在《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94 2000年版）第6.3.2
条第二款中规定，在闪电直接击在位于LPZ0A区的格栅形大空间屏蔽上的情
况下，安全距离ds/1的计算公式为：
ds/2=W
(6)
2、安全距离计算公式的讨论
雷电直接击在格栅形大空间屏蔽上对LPZ1区的影响应该比雷电击在格栅 形大空间屏蔽以外附近时对LPZ1区的影响要大，这是因为雷电不仅距LPZ1 区的距离要近，而且还有引下线上雷电流对LPZ1区的影响。所以 ds/2应该 大于ds/1。比较ds/2和ds/1，在SF>10时，ds/1=W．SF/10>W，也 即ds/2<ds/1，这是不合理的。在闪电直接击在位于LPZ0A区的格栅形大 空间屏蔽上的情况下，安全距离的计算不仅要考虑雷电本身的磁场影响，还 要考虑引下线上雷电流的影响，此时就要考虑分流系数的作用。
闪电击于建筑物上时，安全距离按下列公式计算： 当SF≥10时，ds/2wSF/10； 当SF≤10时，ds/2 w ；
4、新规范中关于安全距离的相关规定
以屏蔽体材料为铜/铝为例， 取 S F2 0lo g (8 .5/w )，当SF=10时，w=2.69， 根据公式可得：
根据图X可得，当屏 蔽网格尺寸小于等于 2.69时，闪电击于建 筑物上时所需的安全 距离大于闪电击于建 筑物附近；当屏蔽网 格尺寸大于2.69时， 两者相等。
1、屏蔽系数计算公式的讨论
下表例举几个节点的数值：
W(m) r（mm）
5
4
3
2
3.09 2.26 1.60 1.03
1 0.50
0.1 0.05
0.01 0.005
SF等于零时，r与w的对应值表 表1
1、屏蔽系数计算公式的讨论
当代数式“(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2”小于1时， 即当ｒ<［18．10-6．W2/(72.25- W2)］1/2时，SF为负值。 此时，不仅没有屏蔽效果，还增强磁场强度，即H1大于H0，显然，这种现 象是不合理的。
图X 闪电击于建筑物附近和建筑物上时，安全距离与屏蔽网格的关系
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安全距离与网格宽度的关系图 图2
2、安全距离计算公式的讨论
从图2中可以看出，在（0<W<3.127）区间内，函数是单调上升的； 在W>3.127时，函数是单调下降的。而在前面屏蔽系数的讨论时，屏蔽系 数是随着W的增大而单边下降的，可以理解为网格宽度增大，屏蔽效果下降， 安全距离应该随之增大，这符合实际情况。但是根据（4）式计算安全距离 时，当网格宽度大于3.127米时，安全距离随着网格宽度增大而减小，这既 不符合实际情况，也违背屏蔽系数计算公式所反映的随着W增大，SF减小， 安全距离应该增大的原理。
2、安全距离计算公式的讨论
建立以W为自变量、ds/1为应变量的函数关系，对（5）式进行分析， 通过求导数得到：当W>0时，二阶导数小于零，此函数为单一的凸函数； 在W=3.127时一阶导数等于零，有极大值，极大值ds/1=2.716；在 W=5时，ds/1=2.30。
2、安全距离计算公式的讨论
函数图如下：
3、结论
（3）、《规范》6.3.2条第一款和第二款中的安全距离的计算有矛盾之处。 （4）、安全距离计算公式及屏蔽系数计算公式都存在一定的问题，应进行 进一步的研究，使其尽量符合实际情况。
4、新规范中关于安全距离的相关规定
在GB50057-2010中，第6.3.2条规定：
闪电击于建筑物以外附近时，安全距离应按下列公式计算： 当SF≥10时，ds/1 wSF/10 ； 当SF≤10时，ds/1 w ；
3、结论
（1）、当网格宽度大于3.127米时，公式（4）违反基本原理，不能应用它 来计算安全距离。 （2）、屏蔽系数随着网格宽度的增加而减小。在用钢材料时，首次雷击的 屏蔽系数与钢材的粗细（半径）有关，半径越小，屏蔽系数也越小，反之就 越大。但是，当钢材的半径下降到临界值时，屏蔽系数为零，特别是当钢材 的半径小于临界值时，屏蔽系数为负，这显然不符合实际情况。
2、安全距离计算公式的讨论
（1）、在《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94 2000年版）第6.3.2
条第一款中规定，安全距离ds/1的计算公式为：
ds/1=W．SF/10 (0<W<5）
(4)
而SF的计算由表6.3.2确定，以铜材为例，屏蔽系数按（2）式进行计算。
即：
ds/1=W．SF/10=2 W．Log(8.5/W) (0<W<5） (5)