滚球法计算接闪器保护范围

应当注意的是，1-1剖面的 剖切位置，滚球曲线是半径为hr 且通过F、C两点。
双支等高避雷针的保护范围立体图
（D小于 2 h2hr h ）
双支等高避雷针在hx高度的保护范围
（在D小于 2 h2hr h 时, hx高度的保护范围的情况）
双支等高避雷针在hx高度的保护范围
（在D小于 2 h2hr h 时, hx高度的保护范围的情况）
护范围上边线上的保护高度hx按下式确定：
hx hr
hr
h2
D 2 2
x2
（3-4）
两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围 按 直 雷针以平的下 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，点按所处单的支垂避
双支等高避雷针保护范围脊线的计算简图
(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。
（3）分别以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 面上就是保护范围。图2-5、2-6为单支避雷针保护 范围立体图。
（4）避雷针在hx高度的x x’平面和地面上的保
护半径按下列方法确定：
hr-h
hr2hr h 2
hr2 hr hx 2 单支避雷针的保护范围计算简图
国际公认滚球理论的基础是Whitehead 提出的，
学术上称为电气几何法(EGM)。
EGM理论认为，雷电先导首先进入哪一物体的雷
击距离，就对哪一物体放电，雷击距离是雷电流的函
数，可简略地归纳以下三点:
(1)滚球法是基于以下的雷闪数学模型(电气—几
何模型)：
hr
2I
301
e
I 6.8
简化为：
hr 10I 0.65
例二：一旧建筑物为坡屋顶，屋长40m，宽8m，脊高5.5m，
檐高3.5m，采用双支避雷针保护，避雷针装在屋脊上D=30m， 针高5m。经测量接地电阻为30欧姆。现用作桶装贮漆间或用 作非桶装贮漆间时，需分别对该建筑物进行防雷技术核定， 并要求提出审核结论。
解：1、用作桶装贮漆间时，为2区爆炸危险环境，经核定该 建筑为第二类防雷建筑物，按双支等高避雷针的保护范围进 行 核 定 ， 原 避 雷 两 针 之 间 的 间 距 为 D=30m ， 针 高 度 为 5+5.5=10.5m 。
由计算推导，单支避雷针的保护范围的计算式确 定如下：
rx h2hr h hx 2hr hx （3-1）
r0 h2hr h
（3-2）
式中：rx hr hx r0
避雷针在hx高度x-x’平面的保护半径；
为滚球半径； 被保护物的高度（m）； 避雷针在地面上的保护半径 。
o
单支避雷针 在hx高度的保护范围
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。
在使用滚球半径的尺度上，我国标准与国际标准 是有差别的。IEC标准将防雷级别分为Ⅰ～Ⅳ类，其该 球半径分别为20m、30m、45m和60m。
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
行线 A、B两点：
2 h2hr h 2 10.5 2 45 10.5 =57.78m ＞30m
在两避雷针间的垂直平分线上，其上边线的保护高度：
hx hr
h r
h2
D
2
2
x2
45
45
10.52
30
2
2
=7.38m＞5.5m（满足要求）
在山墙的屋脊部位hx=5.5m时，
rx = h2hr h hx 2hr hx = 10.5 2 45 10.5 5.5 2 45 5.5
=7.33m＞5.0m（满足要求）
在避雷针的垂直平分线位置，屋檐的hx=3.5m，虚拟避雷针 的高度为7.38m时，
于滚球半径，则避雷针在地 面上的保护半径等于滚球半 径，即：
r0 = hr
二、双支等高避雷针的保护范围
双支避雷针之间的保护范围是按照两个滚球在地 面从两侧滚向避雷针，并与其接触后两球体的相交线 而得出的。
在避雷针高度h小于或等于滚球半径hr时，当两
支避雷针的距离D≥ 2 h2hr h 时，应按单支
避雷针的方法确定；
当D＜ 2 h2hr h 时，应按下列方法确定（见
图）： 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：
bo CO EO
h2hr
h
D 2 2
（3-3）
在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保
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
例一：第二类防雷建筑
物，计算单支避雷针的保护 范围时，滚球半径为45m，若 避雷针离地高度为45m，代入 公式得避雷针在地面上的保 护半径为45m；若避雷针的高 度为8m，代入公式得：பைடு நூலகம்
r0 h2hr h 82 45 8
=25.6(m) 若单支避雷针的高度大
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）