滚球法确定接闪器的保护范围
滚球法单支避雷针(按闪器)的保护范围
附录B 滚球法单支避雷针(按闪器)的保护范围B.0.1 按照滚球法，单支避雷针(按闪器)的保护范围应按下列方法确定：1 当避雷针高度(h )小于或等于滚球半径(r h )时(图B ．0．1-1)，避雷针在被保护物高度的XX ＇，平面上的保护半径和在地面上的保护半径可按下列公式确定：图B.0.1-1单支避雷针的保护范围（h ≤r h)x b = （B.0.1-1）0r（B.0.1-2）式中h ——避雷针高度(m)；x h ——被保护物高度(m)；x r ——在被保护物高度，平面上的保护半径(m)； 0r ——在地面上的保护半径(m)；r h ——滚球半径(m)。
在现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057中，对于第一、二、三类防雷建筑物的滚球半径分别确定为30m 、45m 、60m 。
对一般施工现场，在年平均雷暴日大于15d ／a 的地区，高度在15m 及以上的高耸建构筑物和高大建筑A BOrxh rhrh rMA Bh xhh rr 0保护范围XX机械；或在年平均雷暴日小于或等于15d ／a 的地区，高度在20m 及以上的高耸建构筑物和高大建筑机械，可参照第三类防雷建筑物。
2 当避雷针高度(h )大于滚球半径(r h )时(图B.0.1-2)，避雷针在被保护物高度的XX ＇平面上的保护半径和在地面上的保护半径可按下列公式确定：x r r h =（B.0.1-3） 0rr h =（B.0.1-4）B.0.2 按照滚球法，单根避雷线(接闪器)的保护范围应按下列方法确定：当避雷线的高度大于或等于2倍滚球半径时，无保护范围；当避雷线的高度小于2倍滚球半径时(图B.0.2)，滚球半径的2圆弧线(柱面)与地面之间的空间即是保护范围。
当2r r h h h <<时，保护范围最高点的高度h 0可按下式计算：02r h h h=- （B.0.2-1）当h ≤r h 时，保护范围最高点的高度即为h ：0h h= （B.0.2-2）避雷线在x h 高度的XX ＇平面上的保护宽度x b 可按下式计算：x b（B.0.2-3）图B.0.1-2单支避雷针的保护范围（h >r h ）(a)2r r h h h <<时 (b) h ≤r h 时图B.0.2 单根架空避雷线的保护范围避雷线两端的保护范围按单只避雷针的方法确定r h 。
CAD三维图解读滚球法确定接闪器的保护范围
CAD三维图解读滚球法确定接闪器的保护范围——两支、四支接闪杆的保护范围摘 要：在学习《建筑物防雷设计规范》ＧＢ ５００５７－２０１０里滚球法确定接闪器的保护范围时发现，接闪杆的保护范围示意图都使用单侧平面视图和局部剖切图加以说明，规范部分条款又具有三维说明，但却是使用二维的作图法。
为加深对滚球法确定接闪器的保护范围的理解与计算，将个人在Ａｕｔｏ ＣＡＤ中建立的滚球法三维模型的作图过程与对规范条款的理解同初学者分享。
关键词：Ａｕｔｏ ＣＡＤ 三维图 两支接闪杆 四支接闪杆 保护范围 引 言 《建筑物防雷设计规范》ＧＢ ５００５７－２０１０（以下简称规范）中附录Ｄ（滚球法确定接闪器的保护范围），介绍了单支、两支等高、两支不等高、四支等高接闪杆；单根、两根等高接闪线的保护范围的确定方法和计算方式。
但使用的都是二维图来解读的，部分条款上的说明，在二维图上没有办法将其直观的展现出来，所以在此利用Ａｕｔｏ ＣＡＤ软件将两支和四支接闪杆的保护范围三维展示并解读。
１、两支等高接闪杆的保护范围 根据规范附录Ｄ．０．２条，建立两支等高接闪杆的保护范围三维模型如图一，其中滚球半径ｈｒ＝４５ｍ，接闪杆高ｈ＝２０ｍ，接闪杆间距Ｄ＝５０ｍ，在两支接闪杆轴线之间距中线点Ｏ任一距离ｘ＝１８．０５６ｍ处，及ＦＦ’所在位置（建立模型时任意取的距离ｘ）。
图一 两支等高接闪杆的保护范围 绿色线条一下部位为接闪杆的保护范围；ＡＡ’、ＢＢ’为两支等高接闪杆； Ｌ－地面上保护范围的截面；Ｍ－某以高度ｈｘ（ＦＦ’）平面上保护范围的截面； Ｎ－接闪杆间轴线的保护范围（ＡＥＢＣ外侧由单支接闪杆的方法确定） １．１、规范Ｄ．０．２条第２款两支接闪杆ＡＡ’、ＢＢ’之间，在地面每侧的最小保护宽度ｂ０计算如下： １．２、规范Ｄ．０．２条第３款在两支接闪杆轴线上，距离中心点Ｏ任一距离ｘ处，其在保护范围上边线上的保护高度ｈｘ计算如下： 该保护范围上边线是以中心线距离地面ｈｒ的一点Ｏ’为圆心，以为半径所作的圆弧Ａ’ＧＢ’。
接闪器保护范围的计算方法
接闪器保护范围的计算方法对于建筑物，接闪器的保护范围按滚球法计算；对于电力装置，接闪器的保护范围按折线法计算。
（1）滚球法滚球法是设想一定直径的球体沿地面（或与大地接触且能承受雷击的导体）由远及近向被保护设施滚动。
如该球体触及接闪器或其引下线之后才能触及被保护设施，则该球体触及接闪器保护范围之内，球面线即保护范围的轮廓线。
滚球的半径按防雷级别确定：第一类防雷建筑物、滚球半径为30m；第二类防雷建筑物，滚球半径为45m；第三类防雷建筑物，滚球半径为60m。
①单支避雷针的保护范围如图1所示确定。
保护范围是一个圆锥体，先在距地面高度hr 上作一条地面的平行线，再以避雷针针尖（h≤hr）或从避雷针正下方hr 高度点（h >hr）为圆心，以hr为半径作圆弧与避雷针和地面相接，弧线以下即单支避雷针的保护范围。
在hx 高度上和地面上的保护半径为式中rx———在hx 高度上和地面上的保护半径，m；h———避雷针高度，m；hr———滚球半径，m；hx———被保护物高度，m。
h—避雷针高度；hr—滚球半径；hx—被保护物高度；在hx 高度上和地面上的保护半径；1—在xx′平面上保护范围的截面两支等高避雷针的保护范围如图2所示确定。
当时，分别按两支单针计算其保护范围；当时，按以下方法计算其保护范围。
1—AOB 轴线的保护范围；2—地面上保护范围的截面；3—xx′平面上保护范围的截面；d—两避雷针之间的水平距离·ACBE 外侧保护范围按单支避雷针计算。
·A、B 连线垂直面上的保护高度线为圆心（O′）高度hr、半径的居中圆弧，弧线高度为式中hx———弧线高度，m；hr———滚球半径，m；h———避雷针高度，m；d———两避雷针之间的水平距离，m；x———距两针中心点的水平距离，m。
地面上每侧最小保护宽度为ACBE 范围内，圆弧两侧的保护范围是将弧线顶点作为假想单支避雷针针尖按滚球法确定，如图2中1—1 剖面所示。
滚球法计算接闪器保护范围
第一类防雷建筑物
30
≤5×5或≤6×4
第二类防雷建筑物
45
≤10 ×10 或≤12 ×8
第三类防雷建筑物
60
≤20 ×20 或 ≤24 ×16
半径为45米的滚球在建筑物上的移动轨迹
1992年颁布的英国标准《构筑物避雷的实用 规程》BS6651中明确指出:
对高度超过 20米的构筑物而言，高度在 20米 以下的任何避雷针的保护角均会是与较低的构 筑物相同的。然而对于 20米以上的构筑物而言， 有这样建筑物在侧面上遭闪击的可能性，可推 荐的是，被保护的空间应采用滚球方法予以测 定。
单支避雷针 的保护范围立体图
单支避雷针的保护范围剖面立体图
接闪器保护范围
滚球法：滚球法的物理图象是，是以 hr为半径的
一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只 触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）， 或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受 雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则 该部分就得到接闪器的保护。
接闪器的布置
建筑物的防雷类别 滚球半径hr（m） 避雷网格尺寸（m）
?
e
I 6.8
????
简化为：
hr ? 10I 0.65
(2)雷电先导对大地、导线及针形物体的雷击距离是
一致的。
(3)雷电先导是斜向入射的，其入射角呈概率分布，
即g(Ф)=2cos2Ф/п 。
与hr相对应的雷电流按公式整理后，为：
I＝
?? hr ??1.54
?10 ?
以hr值代入，由于第一类防雷建筑物确立 I=5.4kA ， 二类为 I=10.1kA ，三类为 I=15.8kA ，由此计算出第 一类防雷建筑物的 hr=30m；第二类hr=45m；第三类 hr=60m 。
滚球法确定接闪器的保护范围
附录四滚球法确定接闪器的保护范围1．单只避雷针的保护范围应按下列方法确定（附图4．1）。
（1）当避雷针高度h小于或等于hr时：①距地面hr处作一平行于地面的平行线；②以针尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点；③以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。
从此弧线起到地面止就是保护范围。
保护范围是一个对称的锥体；④避雷针在hx高度的xxˊ平面上和在地面上的保护半径，按下列计算式确定：（附4．1）（附4．2）式中：rx——避雷针在hx高度的xx′平面上的保护半径（m）；hr——滚球半径，按本规范表5．2．1确定（m）；hx——被保护物的高度（m）；r0——避雷针在地面上的保护半径（m）。
（2）当避雷针高度h大于hr时，在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。
其余的做法同本款第（1）项。
（附4．l）和（附4．2）式中的h用hr代人。
2．双支等高避雷针的保护范围，在避雷针高度h小于或等于hr的情况下，当两支避雷针的距离D大于或等于时，应各按单支避雷针的方法确定；当D小于时，应按下列方法确定（附图4．2）。
（1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。
（2）C、E点位于两针间的垂直平分线上。
在地面每侧的最小保护宽度b0按下式计算：（附4．3）在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保护范围上边线上的保护高度hx 按下式确定：（附4．4）该保护范围上边线是以中心线距地面的hr一点O’为圆心，以为半径所作的圆弧AB。
（3）两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在任一保护高度hx 和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定（见附图4．2的1—1剖面图）。
确定BCO、AEO、BEO 部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
（4）确定xxˊ平面上保护范围截面的方法。
以单支避雷针的保护半径rx 为半径，以A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交；以单支避雷针的（r0－rx）为半径，以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接。
滚球法计算接闪器防护范围
图12、杆间保护范围
6.确定XX’平面上的保护范围 其方法与两支等高接闪杆的方法一致，下图中A、B附近的粗虚 线即为保护范围。
图13、XX’平面保
h hr 的情况下：
（1）当 D3 2 h(2hr h) 时，各按两支等高接闪杆所规定地方法 确定； （2）当 D32 h(2hr h) 时，外侧部分的保护范围按两支等高接 闪杆的方法确定
(hr hx)2 hx 2 (b0 x)2
D1 ( h r h 0 hx ) h r ( x ) 2 2
2 2
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4-2
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4-3
图10、xx’平面上的保护范围截面
三、两支不等高接闪杆
在A接闪杆高度 h1 和B接闪杆高度 h 2 均小于或等
于 hr 的情况下： （1）当两支接闪杆距离 D大于或等于
h1(2hr h1) h2(2hr h2)
（2）当D小于
h1(2hr h1) h2(2hr h2)
时，确定方法如下：
时，应各按单支接闪杆 所规定的方法确定；
图11、两支不等高接闪杆
双支等高接闪杆的保护范围
双支等高接闪杆在
hx 高度保护范围
双支等高接闪杆轴线剖面图
1.AEBC外侧保护范围应按单支接闪杆的方法确定 2.CE线或HO’线的位置的计算方法如下：
(hr h1) D r
2 2 1
2
(hr h2)2 D2 2 r 2
滚球法的概念及确定保护范围的优点
滚球法的概念及确定保护范围的优点
1．用半径为hr后个球体滚过许多防雷导体（通常是垂直和水平导体）时，不会触及需要防雷的空间和被保护物，这种方法称为滚球法。
使用防雷导体防直击雷时，可将上述半径的球体沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器或只触及接闪器和地面（包括与在地接触并能承受雷击的金属物）而不触及需要保护的部位时，则该部位就得到接闪器的保护。
这种方法是基于雷闪数学模型（电气一几何模型）提出的。
2．用滚球法确定保护范围有以下优点：
（1）除独立避雷针和避雷线受相应的滚球半径限制其高度外，凡装在建筑物上的避雷针和避雷线带，不管建筑物的高度如何，都可采用滚球法来确定保护范围。
例如，首先在屋顶四周敷设一避雷带，然后在屋顶中部根据其形状任意组合避雷针和避雷带，取相应的滚球半径的一个球体，在屋顶滚动，只要球体接触避雷针或避雷线，而未接触要保护的部分，就达到了要保护的目的。
这是以前使用的确定避雷针和避雷线保护范围的方法所无法比拟的。
（2）可以根据不同类别的建筑物分别选用不同的滚球半径，这比以前只有一种保护范围要合理得多。
（3）避雷针、避雷线、避雷带采用同一种保护范围（即同一种滚球半径），给设计工作带来许多方便，因为可同时采用其中任何两种保护方法。
例如，在建筑物屋顶上采用避雷网进行布置后，发现有一突出物高出避雷网，保护该突出物的方法之一是采用避雷针，此时可用滚球法确定突出物是否处于避雷针的保护范围内。
因此，滚球法可在各种复杂情况下用来确定接闪器的保护范围。
绘出接闪器的保护范围时，将已知的参数代入计算式求出有关的数值后，用一把尺和一只圆规就可按比例绘出所需要的保护范围。
安全工程师考试模拟题(判断题)
安全工程师考试模拟题(判断题)建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。
答案：（√）凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物应划为第二类防雷建筑物。
答案：（×）（注：应划为第一类）各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。
答案：（√）对第三类防雷建筑物采用滚球法确定接闪器保护范围时，应使用的滚球半径应为45 m。
答案：（×）（注：应为60 m）变电所的位置不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。
答案：（√）可燃油油浸电力变压器室的耐火等级为二级。
答案：（×）（注：应为一级）变压器室、配电室、电容器室的门应向外开启。
相邻配电室之间有门时，此门应能双向开启。
答案：（√）变压器室、配电室、电容器室等应设置防止雨、雪和蛇、鼠类小动物从采光窗、门、电缆沟等进入室内的设施。
答案：（√）控制室和配电室内的采暖装置，可以有法兰、螺纹接头和阀门。
答案：（×）（注：不应有法兰、螺纹接头和阀门。
）移动式电动工具、手持式电动工具应加装高灵敏动作的漏电保护器。
答案：（√）相对于腐蚀环境，变电所、配电所宜设在全年最小频率风向的上风侧。
答案：（×）（注：宜设在全年最小频率风向的下风侧。
）对于易燃物质比空气重的爆炸性气体环境，位于1区、2区附近的变电所、配电所和控制室的室内地面，应高出室外地面0.3m。
答案：（×）（注：应高出室外地面0.6m。
）10kv及以下架空线路严禁跨越爆炸性气体环境，架空线路与爆炸性气体环境的水平距离，不应小于杆塔高度。
答案：（×）（注：不应小于杆塔高度的1．5倍）在火灾危险环境内，沿未抹灰的木质吊顶和木质墙壁敷设的以及木质闷顶内的电气线路应穿钢管明设。
中级注册安全工程师之安全生产技术基础模拟题库提供答案解析
中级注册安全工程师之安全生产技术基础模拟题库提供答案解析单选题（共20题）1. 接闪器的保护范围按照滚球法确定。
滚球的半径按建筑物防雷类别确定，第一类防雷建筑物的滚球半径为（）。
接闪器的保护范围按照滚球法确定。
滚球的半径按建筑物防雷类别确定，第一类防雷建筑物的滚球半径为（）。
A.15mB.30mC.45mD.60m【答案】 B2. 长期在采光照明不良条件下作业，容易使操作者出现眼睛疲劳、视力下降，甚至可能由于误操作而导致意外事故发生。
同时，合理采光与照明对提高生产效率和保证产品质量有直接影响。
下列关于生产场所采光与照明设置说法中，正确是（）。
长期在采光照明不良条件下作业，容易使操作者出现眼睛疲劳、视力下降，甚至可能由于误操作而导致意外事故发生。
同时，合理采光与照明对提高生产效率和保证产品质量有直接影响。
下列关于生产场所采光与照明设置说法中，正确是（）。
A.厂房跨度大于12m时，单跨厂房两边应有采光侧窗，窗户宽度应小于开间长度1/2B.多跨厂房相连，相连各跨应有天窗，跨与跨之间应用墙封死C.车间通道照明灯要覆盖所有通道，覆盖长度应大于车间安全通道长度80%D.近窗灯具单设开关，充分利用自然光【答案】 D3. 起重机械定期检验周期是（）年一次起重机械定期检验周期是（）年一次A.1B.2C.3D.4【答案】 B4. 起重机械操作过程中要坚持“十不吊”原理。
在下列情形中，不能起吊的是（）。
起重机械操作过程中要坚持“十不吊”原理。
在下列情形中，不能起吊的是（）。
A.起重机装有音响清晰的喇叭、电铃信号装置，在起重臂、吊钩、平衡重等转动体上标有鲜明的色彩标志B.起吊载荷达到起重机额定载荷的90％时，应先将重物吊离地面200～300mm后，检查起重机的安全性、吊索的可靠性、重物的平稳性、绑扎的牢固性，确认后起吊C.对关键、重要的货物，为防止吊装绳脱钩，应派人系好安全带、抓牢吊钩随重物一道安全吊至工位D.吊运小口径钢管，按标记绑扎位置起吊，吊索与钢管的夹角为50°【答案】 C5. （2019年真题）间接接触触电是在故障状态下或外带电的带电体时发生的触电。
滚球法计算接闪器防护范围
得：
D1 (hr h2)2 (hr h1)2 D2 2D
·············································· ·3-1
❖ 3.在地面每侧的最小保护宽度计算方法如下：
b0 CO EO h1(2hr h1) D12 ··································
图13、XX’平面保护范围
四、矩形布置四支等高接闪杆
❖ 在 h hr 的情况下：
❖ （1）当 D3 2 h(2hr h) 时，各按两支等高接闪杆所规定地方法 确定；
❖ （2）当 D32 h(2hr h) 时，外侧部分的保护范围按两支等高接 闪杆的方法确定
图14、四支等高接闪管的保护范围
即：
r0 hr
图5
❖ 例：某厂一座高30m的水
塔旁边，建有一水泵房
（属于第四类防雷建筑 物），水泵房高宽均为6m， 底面长10m，与水塔距离 12m。水塔上面安装有一 支高为2m的避雷针。试检
验此避雷针能否保护这一 水泵房。
图6
2m
查表得滚球半径 hr=60m，
h=30+2=32m，hx=6m；
地面上的保护半径按如下公式计算：
r0 h(2hr h)
式中：
h 为接闪杆高度；
r 0 为接闪杆在地面上的保护半径；
hr 为滚球半径，按规范表规定取值。
································ 1-2
等效法
❖ 求高度为hx 平面上单支接闪杆的保护范围可以用一种 等效的思想，即先求出高为 h 的接闪杆在地面上的防 护范围 r 0 ，再以 hr 高度作为假想的接闪杆求出防护范
如何正确运用滚球法确定接闪器的保护范围
端 屋 脊位 置 安 装 一 根 高 出建 筑 物 ９ ｍ 的接 闪 杆 ，
学 校建 筑 物 按第 二 类 防雷 建筑 物 进 行设 计 ， 滚
他 的计算 理 由如下 ：
球半 径 ｈ ｒ 取４ ５ ｍ，接 闪杆 高设计 为 ９ ｍ 在屋 面上 滚
动 保 护屋 脊 （ １ ６ ｍ高度 ） 的保 护 半 径 达 到 ２ ７ ｍ， 而 建 筑物 的长 度才 ２ ４ ｍ，离针 最远 端 的檐角 直 线距 离 才
法 的理 解 和运用 上存 在 问题 。略举 两 例说 明如 下 ：
２ ４ ． ３ ｍ， 檐 角 高 度 比屋脊 低 ２ ｍ， 针高应取 １ ｌ ｍ（ ９ ｍ＋
２ ｍ） ， 保护 范 围还会 更大 。
ｒ— ——— ——— ——— 一 ｒ ——— —— ——— ——— —一
计算公式 ： ｒ ｏ ＝Ｖｈ （ ２ ｈ ｒ － ｈ ）＝Ｖ９ （ ２ ＊ ４ ５ — ９ ）＝
范》 ， 此 规 范虽 先 后修 订 了两次 ， 但 接 闪器 的保 护 范
围的计算 方法 仍沿 用滚 球法 。与 Ｉ Ｅ Ｃ ｌ ０ ２ ４ 一 ｌ 不 同的 是， 我 国防雷 规范 规定 ： 第一 、 二、 三类 防 雷建筑 物滚 球 半径 分 别 取 ３ ０ ｍ、 ４ ５ ｍ、 ６ ０ ｍ， 粮、 棉 及 易 燃 物集 中 的露 天堆 场 ， 滚 球 半径 可取 １ ０ ０ ｍ。 滚球 法在 我 国 已使 用二 十余 年 ，但 笔 者在 实 际 防雷 工作 和一 些 防雷 刊物 中发现 ，仍 然有 人在 滚球
有 效 的办 法 ， 在 防雷 实 际 工 作 中具 有 较 好 的指 导 作 用 。 关键字 ： 滚球法 ； 雷击 距 ； 滚球 半 径 ； 保 护 范 围
接闪器保护范围计算方法及应用
接闪器保护范围计算方法及应用摘要本文讨论利用滚球法计算接闪器保护范围的方法及在实际工作中的应用,针对实际工作中出现的具体问题举例说明根据被保护对象的结构、类型以及接闪器安装位置的不同，应如何科学、合理的选取相应的参考地面（与滚球体相切的水平面），这样才能准确的计算出接闪器的保护范围，为判断防直击雷装置是否完善提供技术依据。
关键词：接闪器，保护范围，计算方法1 引言接闪器是指能拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及用作接闪的金属屋面、金属构件等，是外部防雷装置的重要组成部分之一。
计算接闪器保护范围是判断被保护对象是否完全处于直击雷防护区域内的主要技术手段和方法，是防雷业务工作中的重要内容之一。
由于被保护对象的结构、形状、类型以及接闪器布置方式、布置位置的不同，使得接闪器保护范围的计算变得更加繁杂，需要考虑的因素要更加全面。
根据国家规范标准[1]的要求，我国目前计算接闪器保护范围的方法是“滚球法”，笔者在长期学习和多年实践的基础上，对实际工作中遇到的容易混淆和忽视的一些问题进行阐述，通过典型事例说明如何运用好“滚球法”科学的计算接闪器的保护范围，避免由于理解偏差、计算方法错误导致在工作中埋下防雷安全隐患。
2 滚球法的概念及原理滚球法是国际电工委员会（IEC）推荐的接闪器保护范围计算方法之一，我国现行的《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010也采纳了滚球法确定接闪器的保护范围。
它的计算原理是以某一规定半径（即滚球半径，30m、45m、60m）的球体，在装有接闪器的建筑物或设施上滚过，滚球体由于受建筑物或设施所安装的接闪器的阻挡并与平行与地面的接地导体或地面相切而无法触及到某些范围，这些范围就是接闪器的保护范围（图1）。
图1 通过滚球法确定接闪器保护范围Fig.1 Rolling Ball Method to determine the scope of lightning protection3 滚球法确定接闪器保护范围的计算方法按接闪器的形式可分为接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及其它形式的接闪导体，根据防雷规范[1]要求，接闪带、接闪线、接闪网的保护范围均可按接闪杆保护范围的计算方法进行确定，本文通过对安装在建筑物上接闪带、接闪杆保护范围的计算来说明运用滚球法应注意的问题。
接闪器保护范围
第一类防雷建筑物
30
≤5×5或≤6×4
第二类防雷建筑物
45
≤10×10或≤12×8
第三类防雷建筑物
60
≤20×20或≤24×16
半径为45米的滚球在建筑物上的移动轨迹
一、单支避雷针的保护范围
一、单支避雷针的保护范围
当避雷针的高度h≤hr（滚球半径）时：
（1）距地面处作一平行于地面的平行线；
（2）以针尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平
D－D1 = R2 hr h2 2 D1 = R2 hr h1 2
将R代入，可得：
D1 = 整理r h1 2
2hr h1 h2 h22 h12 D2
2D
四、矩形布置四支等高 避雷针的保护范围
矩形布置四支等高避雷针的保护范围，在h小于或
ABCD外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定；
C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的
最小保护宽度bo按下式计算：
（3-3）
在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保护 范围上边线上的保护高度hx按下式确定：
（3-4）
两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范 围垂避雷按直针以平的下面方方上法法，逐确在点定F点确：上定在以（任h见一x作图保为）护假。高想度避h雷x和针C，点按所处单的支
2D
h1
2
D2
（3-5）
2、在地面上每侧的最小保护宽度b0按下式计算
b0 CO EO h12hr h1（D312-6）
3、在AOB轴线上，A、B间保护范围上边线按
下式确定h：x hr hr h1 2 （D31-2 7）x2
式中：x 距CE线或HO’线的距离。
该保护范围上边线是以HO’线上距地面hr的一点
附录D滚球法确定接闪器的保护范围
滚球法是一种计算接闪器保护范围的方法。
它的计算原理为以某一规定半径的球体，在装有接闪器的建筑物上滚过，滚球体由于受建筑物上所安装的接闪器的阻挡而无法触及某些范围，把这些范围认为是接闪器的保护范围。
弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。
1.平顶库房长12米、宽5米、高5米，设为二类防雷建筑，计划采用独立避雷针保护，避雷针设在距库房中心轴线上，距离库房边3米（如图），避雷针的高度为10米，问避雷针是否能对库房提供完全直击雷击保护？解：如图所示为库房在5m 高度上的平面示意图，在A 点设置的避雷针在房顶的最大保护半径 为直角三角形ABC 中的AC AC=22AB +BC =2286+ =1001/2=10（m ）库房为二类防雷建筑，滚球半径h r =45米，10米高的避雷针在5米高度上，避雷针A 的保护半径为：r 5=0055(2)(2)r r h h h h h h --- =10(24510)5(2455)⋅--⋅-=8001/2-4251/2 =28.3-20.6=7.7（m ）＜AC=10米答：r 5=7.7（m ）＜AC=10m ，避雷针不能对库房提供完全直击雷保护。
2、如图所示为某平顶炸药库房，长20米、宽8米、高5米，在距平顶炸药库房两边分别为３米的A 、B 点安装15米等高避雷针，问A 、B 避雷针是否能完全保护炸药库？答：炸药库为一类防雷建筑，根据《建筑物防雷设计规范》滚球半径h r =30ｍ，A 、B 避雷针 针间距为ｄ=３+20+３=26ｍ,应符合d<2r 0 两针相关距离为： 2r 0=2(2)r h h h -=2)15302(15-⨯⨯=2675 ≈2⨯25.98 ≈52（m ）>d12m5m3mCA B 20m 3mAB3m8m图1C D所以两针相关，有共同保护区域。
从任一支避雷针到炸药库中心两侧 （宽度方向）的距离22134AC =+=1851/2=13.6（m ）AC<r 0炸药库底面能得到避雷针的保护，如图2所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
附录四滚球法确定接闪器的保护范围
1．单只避雷针的保护范围应按下列方法确定（附图4．1）。
（1）当避雷针高度h小于或等于hr时：
①距地面hr处作一平行于地面的平行线；
②以针尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点；
③以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。
从此弧线起到地面止就是保护范围。
保护范围是一个对称的锥体；
④避雷针在hx高度的xxˊ平面上和在地面上的保护半径，按下列计算式确定：
（附4．1）
（附4．2）
式中：rx——避雷针在hx高度的xx′平面上的保护半径（m）；
hr——滚球半径，按本规范表5．2．1确定（m）；
hx——被保护物的高度（m）；
r0——避雷针在地面上的保护半径（m）。
（2）当避雷针高度h大于hr时，在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。
其余的做法同本款第（1）项。
（附4．l）和（附4．2）式中的h用hr代人。
2．双支等高避雷针的保护范围，在避雷针高度h小于或等于hr的情况下，当两支避雷针的距离D大于或等于时，应各按单支避雷针的方法确定；当D小于时，应按下列方法确定（附图4．2）。
（1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。
（2）C、E点位于两针间的垂直平分线上。
在地面每侧的最小保护宽度b0按下式计算：
（附4．3）
在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保护范围上边线上的保护高度hx 按下式确定：
（附4．4）
该保护范围上边线是以中心线距地面的hr一点O’为圆心，以为半径所作的圆弧AB。
（3）两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在任一保护高度hx 和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定（见附图4．2的1—1剖面图）。
确定BCO、AEO、BEO 部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
（4）确定xxˊ平面上保护范围截面的方法。
以单支避雷针的保护半径rx 为半径，以A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交；以单支避雷针的（r0－rx）为半径，以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接。
见附图4．2中的粗虚线。
3．双支不等高避雷针的保护范围，在h1小于或等于hr和h。
小于或等于hr的情况下，当D大于或等于时，应各按单支避雷针所规定的方法确定；当时，应按下列方法确定（附图4．3）。
（1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。
（2）CE线或HOˊ线的位置按下式计算：
（附4．5）
（3）在地面上每侧的最小保护宽度b。
按下式计算：
（附4．6）
在AOB轴线上，A、B间保护范围上边线按下式确定：
（附4．7）
式中：x——距CE线或HOˊ线的距离。
该保护范围上边线是以HO′线上距地面hr的一点O′为圆心，以为半径所作的圆弧AB。
（4）两针间AEBC内的保护范围，ACO与AEO是对称的，BCO与BEO是对称的，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在hx和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法确定（见附图4．3的1—l剖面图）。
确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
（5）确定xx′平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针相同。
4．矩形布置的四支等高避雷针的保护范围，在h小于或等于hr的情况下，当
D3大于或等于时，应各按双支等高避雷针的方法确定；当D3小于时，应按下列方法确定（附图4．4）。
（l）四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定。
（2）B、E避雷针连线上的保护范围见附图4．4的l—1剖面图，外侧部分按单支避雷针的方法确定。
两针间的保护范围按以下方法确定：以B、E两针针尖为
圆心、hr为半径作弧相交于O点，以O点为圆心、hr为半径作圆弧，与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围。
保护范围最低点的高度h。
按下式计算：
（附4．8）
（3）附图4．4的2—2剖面的保护范围，以P点的垂直线上的O点（距地面的高度为hr＋h0）为圆心，hr为半径作圆弧与B、C和A、E双支避雷针所作出在该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。
F点（H点与此类同）的位置及高度可按下列计算式确定：
(hr－hx)2＝h2r－（b0＋x）2
（附4．9）
（附4．10）
（4）确定附图4．4的3—3剖面保护范围的方法与本款第（3）项相同。
（5）确定四支等高避雷针中间在h0至h之间于hy，高度的yy′平面上保护范围截面的方法：以P点为圆心、为半径作圆或圆弧，与各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。
见附图4．4中的虚线。
5．单根避雷线的保护范围，当避雷线的高度h大于或等于2 hr时，无保护范围；当避雷线的高度h小于2 hr 时，应按下列方法确定（附图4．5）。
确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。
在无法确定弧垂的情况下，当等高支柱间的距离小于120m时架空避雷线中点的弧垂宜采用2m，距离为120～150m 时宜采用3m。
（l）距地面hr处作一平行于地面的平行线；
（2）以避雷线为圆心、hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点；
（3）以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该两弧线相交或相切并与地面相切。
从该弧线起到地面止就是保护范围；
（4）当h小于2hr且大于hr时，保护范围最高点的高度h。
按下式计算：
hr＝2hr－h （附4．11）
（5）避雷线在hx高度的xxˊ平面上的保护宽度，按下式计算：
（附4．12）
式中：bx——避雷线在hx高度的xx′平面上的保护宽度（m）；
h ——避雷线的高度（m）；
hr ——滚球半径，按本规范表5．2．l确定（m）；
hx ——被保护物的高度（m）。
（6）避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。
6．两根等高避雷线的保护范围，应按下列方法确定。
（1）在避雷线高度h小于或等于hr的情况下，当D大于或等于时，各按单根避雷线所规定的方法确定；当D小于时，按下列方法确定（附图4．6）：
①两根避雷线的外侧，各按单根避雷线的方法确定；
②两根避雷线之间的保护范围按以下方法确定：以A、B两避雷线为圆心，hr为半径作圆弧交于O点，以O点为圆心、hr为半径作圆弧交于A、B点；
③两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算：
（附4．13）
④避雷线两端的保护范围按双支避雷针的方法确定，但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定（附图4．6的1—1剖面）：以双支避雷针所确定的保护范围中点最低点的高度作为假想避雷针，将其保护范围的延长弧线与h0线交于E点。
内移位置的距离x也可按下式计算：
（附4．14）
式中：b0——按（附4．3）式确定。
（2）在避雷线高度h小于2hr且大于hr，而且避雷线之间的距离D小于2hr
且大于的情况下，按下列方法确定（附图4．7）。
①距地面hr处作一与地面平行的线；
③以避雷线A、B为圆心，hr为半径作弧线相交于O点并与平行线相交或相切于C、E点；
③以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点；
④以C、E为圆心，hr为半径作弧线交于A、B并与地面相切；
⑤两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算：
（附4．15）
⑥最小保护宽度bm位于高处，其值按下式计算：
（附4．16）
⑦避雷线两端的保护范围按双支高度hr的避雷针确定，但在中线上线h0的内移位置接以下方法确定（附图4．7的1—1剖面）：以双支高度hr的避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度h0′＝（hr－D／2）作为假想避雷针，将其保护范围的延长弧线与h0线交于F点。
内移位置的距离x也可按下式计算：
（附4．17）
7．本附录各图中所画的地面也可以是位于建筑物上的接地金属物、其它接闪器。
当接闪器在“地面上保护范围的截面”的外周线触及接地金属物、其它接闪器时，各图的保护范围均适用于这些接闪器；当接地金属物、其它接闪器是处在外周线之内且位于被保护部位的边沿时，应按以下方法确定所需断面的保护范围（见附图4．8）：
（1）以A、B为圆心，hr为半径作弧线相交于O点；
（2）以O为圆心，hr为半径作弧线AB，弧线AB就是保护范围的上边线。
注：当接闪器在“地面保护范围的截面”的外周触及的是屋面时，各图的保护范围仍有效，但外周线触及的屋面及外部得不到保护，内部得到保护。
参考资料：中华人民共和国国家标准。