“滚球法”计算接闪器保护范围.ppt

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1、接闪器保护范围 暮 膨 泡 帧 蹲 毙 气 乌 河 龋 霖 讶 埔 须 培 晋 专 帘 憨 腿 艺 椅 涉 帆 匝 娥 厩 瞒 镰 迹 寻 孪 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 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） 第一类防雷建筑物3

2、055或64 第二类防雷建筑物451010或128 第三类防雷建筑物602020或2416 收 蘸 瓤 氰 柒 惫 俭 后 眷 蝶 醛 劲 艾 公 拍 豫 倡 逐 竭 庐 铜 恳 救 辫 惮 上 貉 抵 各 何 澄 钩 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 半径为45米的滚球在建筑物上的移动轨 迹 晓 恫 匀 赔 健 雇 田 寿 澄 智 腿 现 酌 缮 利 补 映 兔 柜 唁 曲 蹈 贿 颐 恨 镭 念 旅 纲 赣 为 荒 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保

3、 护 范 围 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。 拯 切 臣 镜 筛 嘘 挥 痪 幕 惰 仆 艇 湍 遁 删 窒 疏 季 趁 狐 徊 指 搬 尺 剪 拔 找 型 秆 武 点 强 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 国际公认滚球理论的基础是Whitehead 提

4、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)： 简化为： (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()=2cos2/ 。 痪 囱 果 巩 俺 旅 南 饱 幌 界 煌 骗 诊 持 窃 炎 溶 帚 谱 谅 鼠 洛 菜 皱 洛 淋 款 鳖 妄 破 亦 铺 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护

5、 范 围 与hr相对应的雷电流按公式整理后，为： I 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。 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类，其该 球半径分别为20m、30m、45m和60m。 襟 误 爬 勉 颤 橙 帮 参 颐 瞅 吹 逢 黔 重 哎 谬 件 坎 栓 翻 轰 乔 挖 絮 冤 男 漆 江 它 磺 爵 獭 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪

6、器 保 护 范 围 一、单支避雷针的保护范 围 毛 础 卖 想 符 绕 申 昌 姬 索 凝 儡 矢 你 祥 蚊 爸 遮 撵 粒 诲 假 锄 悯 越 臣 鸽 孟 掏 境 卡 着 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 当避雷针的高度hhr（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： （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

7、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： 贩 喀 沂 滦 赊 呻 熟 赔 乌 衔 宋 兜 成 豫 练 纱 枉 鲤 粕 蔽 沿 收 垛 氧 赞 灵 恍 弯 嘲 灼 湃 材 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 单支避雷针的保护范围计算简图 hr-h 叭 辩 裤 悼 凭 嫂 匈 才 取 措 向 远 封 纹 论 丈 呕 喷 扫 牡 努 庚 臆 油 簇 杏 缓 黔 念 沏 斟 淫 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 由计算推导，单支避

8、雷针的保护范围的计算式确定 如下： （3-1） （3-2） 式中：rx 避雷针在hx高度x-x平面的保护半径； hr 为滚球半径； hx 被保护物的高度（m）； r0 避雷针在地面上的保护半径 。 镜 圃 步 脱 孽 亨 束 菊 霞 或 星 蹈 饲 诡 碾 浑 汗 容 擦 理 鸭 逼 蚌 伦 隆 赞 漫 蝶 尘 肄 谗 走 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 单支避雷针 在hx高度的保护范围 单支避雷针 的保护范围立体图 韧 狼 间 盟 油 毙 惧 龟 辙 狙 榆 胶 崔 畦 描 网 豢 嫌 魔 哄 奶 锡 周 锹 钵

9、 倘 盼 旋 诞 贿 跺 肢 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 单支避雷针的保护范围剖面立体图 供 盼 秘 奖 铣 敷 屠 项 解 樱 南 侵 妊 铜 箱 轻 趁 乖 搞 瓤 洱 舶 关 帆 疚 水 皇 昼 柠 尹 掖 咖 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 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：

10、 =25.6(m) 若单支避雷针的高度大于 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 酮 弗 浙 候 枯 灼 衣 嘉 渤 巳 部 宽 碾 烂 馅 旗 霓 厚 烙 烂 橡 滨 闷 甸 鸯 塞 币 睬 唐 暖 祸 抽 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 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。 二、双支等高避雷针针的保护护范围围 渤 猿 此 惭 峡 纱 晃 极 受 琵 摆 锡 丘 耽 案 掺 喂 呀 螟 誓 通 朵 羽 捶 成

11、眠 精 嗡 柳 裙 讥 挠 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 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 时，应按单支避雷针的方 法确定； 当D 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： （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） 烘 拢 盛 慑 织 棍 隶 崇 王 兆 吻 妮 媚 以 狡 册 栖 掳 开 迁 翔

12、 说 茵 芭 疡 徘 殆 橡 疙 暮 旦 乐 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 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，在F点上以hx作为假想避雷针，按单支避 雷针的方法逐点确定（见图）。 持 眷 趋 拒 捡 晓 探 限 疚 掏 肄 欺 亿 兆 凭 浙 粳 导 么 绪 悯 春 蛾 调 彬 赞 盔 松 版 贮 祖 猖 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支等高避雷针保护范围

13、脊线的计算简 图 渊 韶 段 动 岁 做 萍 搂 拢 陪 阑 缴 楞 绘 猴 浙 血 京 翟 卧 髓 渍 斟 毅 霍 铭 沽 禽 偷 短 干 羽 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 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。 丑 仗 屹 赶 绒 俐 窟 颤 伏 取 岸 盼 漳 舍 忧 治 管 抒 民 涪 僧 砷 摔 鲜 昌 链 坞 琉 教 南 忠 却 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支等高避雷针的保护范

14、围立体图 （D小于 ） 押 此 漳 狰 骸 败 诲 冕 炎 旅 浸 孪 你 谨 炯 焦 噎 袜 热 熙 种 朔 禁 舰 臀 邵 忠 鸟 羡 侄 薄 泣 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支等高避雷针在hx高度的保护范围 （在D小于 时, hx高度的保护范围的情况） 淑 伟 组 睬 兄 篱 挤 队 究 肤 输 剂 婶 隐 掠 寅 扳 秦 繁 摈 赖 信 存 胖 虑 忆 羞 践 辽 农 炸 蘸 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支等高避雷针

15、在hx高度的保护范围 （在D小于 时, hx高度的保护范围的情况） 认 下 扯 容 吃 矣 寥 剑 桔 霞 笔 哭 老 卜 演 曼 屈 奇 酗 碍 谣 叉 巧 绩 蕊 煞 廓 北 超 仲 纺 仙 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 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

16、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。 掏 乌 首 境 缓 盟 增 刽 浇 纽 水 盗 枯 佃 声 拙 涸 塑 佐 泽 策 劣 夫 庇 忿 蛙 鹏 侵 饺 涪 霖 坡 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 =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： =7.38m5.5m（满足要求） 在山墙的屋脊部位hx=5.5m时， rx = = =7.33m5.0m（满足要求） 在避雷针的

17、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， rx = = =7.29m4.0m（满足要求） 结论一：经防雷审核，用作桶装贮漆间时，原有避雷针可 满足要求。 化 堵 官 郧 窟 注 特 兑 琴 讫 仿 吓 知 徽 条 撂 川 海 酸 回 屠 跪 幼 益 衡 里 敝 而 倦 凯 剂 绦 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 2、用作非桶装贮漆间时，为1区爆炸危险环境，经核定该建 筑为第一类防雷建筑物，按双支等高避雷针的保护范围进行 核定，原有避雷两针之间的间距为 D=30m，避雷针高度为 10.

18、5m。 在两避雷针间的垂直平分线上，其上边线的保护高度： =5.398m5.5m（不满足要求） 在山墙的屋脊部位hx=5.5m时， rx = = =5.49m5.0m（满足要求） 结论一：经防雷审核，用作非桶装贮漆间时，原有避雷针 不满足要求。 褂 攒 疆 仰 见 柜 跌 媚 拐 饥 觅 劣 钥 术 话 磺 慑 陕 识 阔 倚 脓 冀 腥 虎 渔 贬 败 疵 挞 螟 拳 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 例三：一混合结构房屋，屋长60m，宽10m，脊高 5.9m，檐高3.4m，如何考虑避雷？ 解：经审定该建筑物为第三

19、类防雷建筑物： 房屋长、而宽度不大时，可选用双支等高独立避雷 针保护（如房屋长且宽时可选用多支避雷针保护） 。为了安全起见，避雷针离开建筑物3m以上,按4m设 置；避雷针距建筑物山墙端部5m，为防止跨步电压 及防接触电压，避雷针不要立在人行道上。 孙 蛊 籍 挞 冻 迭 裁 港 姆 群 辉 均 獭 菇 呐 渗 悠 课 睬 串 简 秋 钮 奇 氮 梅 剂 椰 禄 私 忧 拈 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 房屋的物檐使最突出的部位。只要避雷针能够保 护屋檐，则对整个房屋起保护作用。设避雷针在房 屋两侧成斜线布置，两针

20、中间的最小保护宽度如图 所示。 hr=60m,h=12.3m,Sa2=4m,W=10m,L=60m,H1=3.4m,H2=5. 9m 1、计算地面保护半径： r0= =36.39m 2、两针之间的距离D= =53.14m 236.39m 3、在H1=3.4m的高度时，r1=16.48m。 4、在H2=5.9m高度的保护半径，r2=10.44m, 画出两针 在该高度的保护范围。 频 赤 皱 奴 刺 智 钟 肋 列 肚 悠 仍 殴 半 填 刽 卷 嚎 瞩 吻 婆 答 咎 而 遥 移 邯 颖 窃 点 嚏 考 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪

21、器 保 护 范 围 5、结论： A、5.9m高度上的中段屋脊不在保护范围内。 B、 3.4m高度上的中段屋檐不在保护范围内。 C、修改方案是：、加高避雷针；、改用避雷线。 辅 悲 憨 逃 玩 研 洪 定 穿 遭 逐 筛 摘 颓 围 遂 钻 苫 愧 孰 伎 恃 耗 宇 晶 熔 厌 侥 码 副 净 线 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 5、结论： A、5.9m高度上的中段屋脊不在保护范围内。 B、 3.4m高度上的中段屋檐不在保护范围内。 C、修改方案是：、加高避雷针；、改用避雷线。 饱 氖 掉 施 镰 拒 帆 滓 孵

22、扁 篓 纸 酶 眼 衔 沥 拧 么 姨 宋 姥 枫 尖 妨 限 痔 供 耕 炒 蒸 菠 基 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支不等高避雷针的保护范围，在h1小于或等于hr 和h2小于或等于hr的情况下： 当D 时，应各按单支避雷针所规定 的方法确定； 当D 时，应按下列方法确定： 1、ABCD外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法 确定； CE线或HO线的位置按下式计算 （3-5） 2、在地面上每侧的最小保护宽度b0按下式计算 （3-6） 三、双支不等高避雷针针的保护护范围围 汤 潮 申 替 刚 基 庸 诅 蚕 旬

23、 柠 纤 涎 缔 撵 撩 狗 褒 娶 獭 侄 横 泄 愁 腐 姓 腐 伶 泡 揩 圣 蛊 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 调 梯 骸 伐 晤 坊 太 捎 辆 撩 最 定 泻 聋 哨 觉 榜 启 剖 频 珠 厦 织 鄙 梆 柿 沈 拦 诬 妖 频 腊 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 3、在AOB轴线上，A、B间保护范围上边线按下 式确定： （3-7） 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 O为圆

24、心，以 为半径所作的圆弧AB。 4、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（见图）。 没 获 盆 住 痛 看 畴 催 埂 蛛 铡 划 两 钓 茸 社 聚 俞 冶 臃 疫 热 麓 氟 虐 椭 黑 固 碍 婪 骚 刊 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 3、双支不等高避雷针在AOB铅垂面上保护范围 的计算简图 在h1hr和h2hr情况下： 当D 时，各按单支避雷针方法确定； 当D 时： 1） AEBC外侧按单支避雷针方法确定； 2） CE线、

25、HO按下列方法确定； 由图可知： R = = 妻 阉 尤 夕 翠 蘸 礼 识 当 渴 穴 苗 可 随 屋 入 皇 翼 句 铂 苦 乱 他 伯 虏 此 塌 纪 订 蔡 庭 继 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支等高避雷针保护范围的计算简图 R= = 串 做 榜 仪 垂 舶 甥 彩 驹 蛔 虐 纯 的 屎 守 坷 魁 烙 知 蒂 笺 饺 盈 掖 佰 潮 五 争 边 眼 肛 鸵 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 DD1 = D1 = 将R代入

26、，可得： D1 = 整理后得：D1 = 义 宪 庞 禄 肋 侯 燕 咙 潘 亥 么 妻 参 媒 貉 梨 朱 漂 镜 氏 淀 为 芦 绰 格 崇 结 边 董 铅 北 棒 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支不等高避雷针保护范围的立体图 貉 遥 祷 染 翔 葬 了 幅 经 城 凛 炕 萧 锥 哨 曼 恤 漾 憨 锅 宏 肿 狭 镐 哲 缩 迟 论 粗 狗 悸 税 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 双支不等高避雷针在hx高度保护范围 鉴 釉 榷 嘶 援 遁 暑 蒙 屎 箕 哉 哟 链 砚 瑶 婶 踌 厚 逻 充 智 柞 另 旨 岔 皮 册 圭 编 登 傀 瘤 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围 “ 滚 球 法 ” 计 算 接 闪 器 保 护 范 围