防雷装置的保护范围

防雷装置的保护范围

防雷装置的保护范围是指防雷装置保护其对象，被雷电击中的概率在0．1％以下的范围。 在防雷装置中，只对避雷针和避雷线确定其空间保护范围，而避雷网和避雷带，因为是直接设在建筑物表面上，已构成了确定的平面保护范围，不须要再计算确定。避雷针、避雷线的保护范围与布局形式和高度有关。避雷针、避雷线的布局形式取决于被保护物的结构尺寸(高度和面积)，通常有单支、双支、三支等高，双支不等高避雷针和单根、两根平行等高，两根平行不等高避雷线等布局形式。

避雷针和避雷线的保护范围确定方法有两种，一种是折线圆锥体法，另一种是滚球法。对于同一结构的避雷针和避雷线，滚球法比折线圆锥体法核算的保护范围要小些，即滚球法比折线圆锥法对避雷针和避雷线的保护作用要求更严格一些。

一、避雷针的保护范围

(一)单支避雷针的保护范围的确定

1．单支避雷针折线圆锥体法保护范围的确定，按下式计算：

r 0＝1．5h

式中：h ——避雷针的高度(m)。

r 0——避雷针在地面上的保护半径

高度为x h 水平面上的保护半径x r

当x h ≥21

h 时 x h =k(h —x h )

当x h ≤21

h 时 x r =k(1．5h —2x h )

式中：k ——高度影响系数

h ≤30m ， k=1；

30m

如图5—10所示，为单支避雷针的折线圆锥体确定保护范围，其作图方法是：作避雷针的水平底线，在底线中点作长度避雷针高度h 的垂线；从针的项点向下，按避雷针保护物防雷要求角度(一般为45°)，作斜线至1/2h 处。即构成圆锥体的上半部分；在底线上取距避雷针1．5h 的点，向上作斜线与前一斜线在1/2h 处相交，即构成了折线圆锥体。

图5—10 单支避雷针折线圆锥体法的保护范围

某一高度x h 的保护半径．则作高度为x h 的水平线共XX ′相交于圆锥体母线，避雷针至交点的

水平距离即为该高度的平面保护半径x r 。 依据地面保护半径r=1．5h 和x h 水平面上的保护半径x r ，可做出单支避雷针保护范围的俯视图。 通过上述作图可以看出，高度一定的单支避雷针随着保护平面的升高，避雷针的保护范围减少，要想增加其保护范围就必须增加避雷针的高度。另外，为使单支避雷针的保护空间得到充分利用，单支避雷针应安装在被保护物的纵向中央；独立单支避雷针与被保护半径物的最短距离，在符合安装规定的情况下，应尽量靠近建筑物。

2．单支避雷针滚球法保护范围的确定：

滚球法是以r h 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件时，则该部件就得到接闪器的保护，见图5—11。

图5—11 单支避雷针滚球法的保护范围

滚球半径r h 的取值与建筑物防雷类别有关，第一类防雷建筑物的滚球半径r h 规定为30m ，第

二类防雷建筑物的滚球半径r h 规定为45m 。

(1)避雷针高度h ≤r h 时；

①距地面r h 处作一平行于地面的平行线；

②以针尖为圆心，r h 为半径，作弧线交于平行线的A 、B 两点； ③以A 、B 为圆心，r h 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r h 高度为XX ′平面上的保护半径x r 为避雷针轴线至锥体母线交点的水平距离，可按下列公式计算：

)

2()2(x r x r x h h h h h h r ---=

式中：x r ——避雷针在x h 高度的XX ′平面上的保护半径(m)；

r h ——滚球半径(m)；

x h ——被保护物的高度(m)。 (2)当避雷针高度h>r h 时，在避雷针上取高度r h 的一点代替单支避雷针针尖为圆心，其余的作法同上。

(二)双支等高避雷针的保护范围

1．双支等高避雷针折线圆锥体法保护范围的确定

双支等高避雷针的两针外侧的保护范围按单支避雷针确定，两针间的保护范围，应通过两针的高度h 和两针间的距离D 确定。

两针之间保护范围边缘最低点的高度计算式为：

当h ≤30mm 时， h 0=h —7D

当h>30mm 时， h 0=h —k D

7

式中：h ——避雷针的高度(m)。

D ——两针间的距离(m)。

h 0——两针间保护范围边缘最低点的高度(m)。

k ——两度影响系数、取值同单支避雷针。 两针间在XX ′平面上中心线每侧的最小保护宽度为：

x b =1．5(h 0

—x h ) 式中：x b ——两针间在h 高度的XX ′平面上中心线每侧的最小保护宽度(m)。

由计算式可以看出，当两针之间距离增至D=7kh 时，h 0=0，两针间不再构成联合保护范围。因此，两针间距离D 不宜过大，一般情况下，两针间距离与针高之比D ／h 不宜大于5。

如图5—12所示，为双支等高避雷针的折线圆锥体法确定的保护范围，方法为：(1)作避雷针水平底线，在水平底线上确定两针距离D ，作出高度为h 的两针垂线及两针距离中点处高度为h 0=h —d/7k(k 值同单支避雷针)的垂线OO ′，通过两针顶点作AOB 弧线。其O 点为两针间保护边缘的最底点，h 0是两针间保护范围边缘最低点的高度。(2)上图中的右边、以h 0为高度，以1．5h 0为地面保护半径，作假想避雷针保护范围的OO ′截面圆锥图。(3)在图上，作高度x h 的XX ′水平面，得出x h 高度的XX ′平面上的保护半径x r 和两针中线每侧的最小保护宽度x b 。(4)作以两针为圆心，x r 为半径的圆与两侧宽度为x b 的两针中心线端点相切，即为双支等高避雷针在高度为x b 的XX ′平面上的保护范围。

图5—12 双支等高避雷针折线圆锥体法的保护范围

2．双支等高避雷针滚球法保护范围的确定 双支等高避雷针的保护范围，在h ≤r h 的情况下，当两支避雷针之间的水平距离D ≥2 )2(h h h r -时，由于两针之间形成不了联合保护范围，各支避雷针的保护范围按单支避雷针的方法确定；当D<2

)2(h h h r -时，两针之间形成了一定的联合保护范围，见图5—13。