防雷滚球法
附件Ⅳ避雷针、避雷线保护范围计算(滚球法)
Ⅳ.1 建筑物的防雷分类
?按《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定,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.
Ⅳ.1.1 第一类防雷建筑物
●第一类防雷建筑物
凡存放爆炸性物品,或在正常情况下可能形成爆炸性混合物,因电火花而爆炸的建筑物,会造成巨大破坏和人身伤亡者.
●防雷措施
防直击雷
◆装设独立避雷针(或消雷器),或架空避雷线(网)(架空避雷网的尺寸不应大于5m×5m或6m×4m).
◆冲击接地电阻小于10Ω.
防感应雷
◆建筑物内各种设备及金属物都应连接到防感应雷的接地装置上,其接地装置与电气设备接地装置共用.
◆屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接,不应小于2处.
◆工频接地电阻小于10Ω.
防雷电波入侵
◆对非金属屋面应敷设避雷网,并可靠接地.室内的一切金属设备和管道,均应良好接地,不的有开口环形.电源进线处应装设避雷器.
◆冲击接地电阻小于10Ω.
防侧击雷措施
◆从30m起每隔不大于6m,沿建筑物四周设水平避雷带与引下线相连.引下线不应少于2根,并沿建筑物四周均匀对称布置,其间距不应大于12m.
◆30m以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接.
●消雷器(有争议)
消雷器组成:装设在被保护物上方,带有“很多尖端电极的电离装置”.设置在地表层内的“地电流收集装置”.接通这两种装置的“连接导线”.
消雷器工作原理
?消雷器是70年代由美国发展起来的新型防雷装置.
?利用金属针状电极的尖端放电原理设计的.
?在雷云电场作用下,当尖端电场达到一定值时,周围空气发生游离后,在电场力作用下离去,而接替它的空气分子相继又被游离.如此下去,从金属针端各周围有离子电流流去.随着电位的升高,离子电流按指数规律增加.
?当雷电出现在消雷器及被保护设备上空时,消雷器及附近大地均感应出与雷云电荷极性相反的电荷.安装有许多针状电极的离子化装置,使大地的大量电荷在雷云电场作用下,由针状电极发射出去,向雷云方向运动,使雷云被中和,雷电场减弱,从而防止保护物遭雷击.
?消雷器的功能:使雷电冲击放电的微秒?千安级瞬变过程转化为秒?安级缓慢放电过程,因而使被保护物上可能出现的感应过电压降低到无危害的水平,达到“防雷消灾”的目的.
消雷器根据离子化装置上金属针状电极不同分类:少长针型,多短针型.
国产分类:导体伞板型,导体阵列型
?导体伞板型用途:占地一定面积的发电厂、变电站、军火库、气象站、电视塔、重要防雷场所.
?导体阵列型用途:架空线路.
?接地电阻一般小于100Ω,则可满足要求.
Ⅳ.1.2 第二类防雷建筑物
●重要的或人员密集的大型建筑物.
如:国家级重点文物保护的建筑物,国家级办公建筑物,大型会展中心或博物馆,国家级大型计算机中心和装有重要通信、电子设备的建筑物,19层及以上住宅楼,超过50m的其他建筑物等.
●防雷措施
防直击雷
◆装设独立避针.
◆装设在建筑物上避雷网(带)或避雷针或由其混合组成的接闪器.
防感应雷
◆建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物,应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上(可不另设接地装置).
◆建筑物内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应小于2处.
◆防感应雷接地装置与电气接地装置共用或相连时,应在电源线路引入端装设避雷器.
防雷电入侵波
◆将避雷器、电缆金属外皮、钢管等连接在一起接地.
冲击接地电阻不应大于10Ω.
Ⅳ.1.3 第三类防雷建筑物
●不属于第一、第二类建筑物,又需要作防雷保护的建筑物.
●防雷措施
防直击雷:宜采用装设在建筑上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器(利用其高出被保护物的凸出位置,把雷电引向自身,然后通过引下线和接地装置将雷电流泄放到大地,使被保护的线路、设备、建筑物免受雷击).
冲击接地电阻不应大于30Ω.
Ⅳ.3 防雷设备
●防雷设备主要有:避雷针、避雷线、避雷器、浪涌保护器（电子信息系统）
Ⅳ.3.1 避雷针
●避雷针的组成:接闪器(避雷针的针头)、引下线、接地体.通常接闪器安装在构架上.
●用滚球法确定避雷针的保护范围.
●国际电工委员会1990年3月出版的建筑物防雷标准，以滚球法作为确定接闪器的保护范围.我国《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994中规定避雷针保护范围的计算采用滚球. Ⅳ.3.1.1滚球法
●滚球法
h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 是以
r
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,则该部分就能得到接闪器的保护. ●不同建筑物防雷级别的滚球半径
用滚球法计算避雷针的保护范围时,不同防雷建筑物的滚球半径,表2.1.1.
表2.1.1 不同建筑物防雷级别的滚球半径
●针高度r h h （滚球半径）作图方法,图2.1.3
图2.1.3 单支避雷针高度小于滚球半径时的保护范围
距离地面r h 处作一平行于地面的直线.
以针尖为圆心,r h 为半径,作弧线交于平行线的A 、B 两点.
以A 、B 为圆心,r h 为半径,作弧线,与针尖相交,与地面相切.此弧线绕避雷针旋转360°形成一锥体,锥体及为保护范围.
由图得,在r h 高度x x '平面上保护半径x r : ()()2
22
2x r r r r x h h h h h h r -----=
(2.1.5)
式中
r h -滚球半径,m; x h -被保护物高度,m.
避雷针在地面上的保护半径0r : ()()
()h h h h h h h h h h h r r r r r r r -=+--=--=
222222
20 (2.1.6)
●针高度r h h >（滚球半径）作图方法,图2.1.4
在针上取高度r h 的一点代替单支避雷针针尖为圆心,其余作图法同图2.1.3.
图2.1.4 单支避雷针高度大于滚球半径时的保护范围
Ⅳ.3.1.3 双支等高避雷针的保护范围
●避雷针高度r h h <(滚球半径)(两针距离()h h h D r -≥22时,各按单针确定保护范围) 两避雷针距离()h h h D -<22,作图方法,图2.1.5.
1-1
图2.1.5 两支等高避雷针保护范围
AEBC 外侧保护范围,按单针确定.
C 、E 点位于两针间的垂直平分线上,在地面的最小保护宽度0b
()
(
)
()2
22
2
202222??
? ??--=??? ??--=
-===D h h h D h h h AO AC OE CO b r r (2.1.7)
A ，
B 针尖保护范围上边线,是以AB 针中心线上距地面r h 的一点O ＇为圆心,以R 为半径所作的弧
()2
2
2??
?
??+-=D h h R r (2.1.8)
在AOB 轴线上,距中心任一距离x 处,其保护范围上边缘的保护高度x h
()22
2
2
2
2x D h h h x R h h r r r x -??
?
??+--=--= (2.1.9)
在保护高度x h 上的保护半径x r ()()2
22
2x r r r r x h h h h h h r -----=
()()x r x r h h h h h h ---=
22 (2.1.10)
任一保护高度x h 和C 点所处的垂直平面上,以x h 作为段想避雷针,按单针方法确定,如图2.1.5的1-1剖面.
两针之间保护范围的最低点0h
()2
2
02??
? ??+--=-=D h h h R h h
r r r (2.1.11)
Ⅳ.3.1.4 双支不等高避雷针的保护范围
●避雷针1#高度r h h ≤1(滚球半径),避雷针2#高度r h h ≤2,且两针之间的距离 ()()221122h h h h h h D r r -+-≥时,各按单针确定保护范围.
●避雷针1#高度r h h ≤1(滚球半径),避雷针2#高度r h h ≤2,且两针之间的距离 ()()221122h h h h h h D r r -+-<时,作图方法.图2.1.6
h 2
)1-1
图2.1.6 双支不等高避雷针保护范围
●AEBC 外侧保护范围,按单针方法确定. ●地面上的保护范围01r ,02r ()()112
2012h h h h h h r r r r -=--=
(2.1.12)
()22022h h h r r -= ●地面上每侧最小保护宽度0b
()2111212
012
202D h h h D r AO AC EO CO b r --=-=-=
== (2.1.13)
●两针尖之间最高保护范围R
作AB 垂直平分线,与r h 线交于O ＇点,以O ＇为圆心,R 为半径,作圆弧AB. ()2121D h h R r +-= (2.1.14)
()()2122D D h h R r -+-=
(2.1.15)
●CE 线或O ＇H 线位置计算,由式(2.1.14)、(2.1.15)联立求解得 ()()D
D h h h h D r r 222
1221
+---=
(2.1.16)
●AB 针之间的保护范围x h ()2
2
2
x r h h x R -+=,解之得
()221212
2x D h h h x R h h r r r x -+--
=--= (2.1.17)
●AB 两针之间保护范围的最低点0h
式(2.1.17)中,当x=0时
()21210D h h h h r r +--
= (2.1.18)
●两针之间AEBC 内的保护范围ACO 与AEO,BCO 与BEO 是对称的,故以ACO 部分的保护范围为例,在x h 和C 点所处的平面垂直平面上,以x h 作为假想避雷针,按单支针的方法确定,图2.1.6中的剖面1-1.
●确定x x '平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针类同. Ⅳ.3.1.5 矩形布置的四支等高避雷针的保护范围
●针高r h h ≤(滚球半径),当对角两针之间的距离()h h h D r -≥223时,各按双支等高避雷针的方法确定保护范围.
●针高r h h ≤(滚球半径),对角两针之间的距离()h h h D r -<223时,作图方法如下: 四支针外侧保护范围各按双针方法确定. ◆地面上的保护范围0r ()h h h r r -=20
B 、E 二针连线上保护范围,图2.1.7的1-1剖面.
◆E 、B 两针尖的保护范围:以B 、E 针尖为圆心,r h 为半径,作弧,相交于O 点,再以O 点为圆心,以r h 为半径作圆弧,与两针尖相接. ◆保护范围最低点高度0h
r r
h h D h h -+??
?
??-=2
3202 (2.1.19)
◆y h 高度的yy ＇平面上保护范围截面,以P 点为圆心的半径 ()[]
()()2002
022
2
2h h h h h h h h h ON OW NW y y r y r r ---=---=-=
(2.1.20)
r h OW =, y r h h h ON -+=0
2-2剖面的保护范围,作图法
◆以P 点的垂直线上的O ＇点(距离地面的高度0h h r +)为圆心,r h 为半径作圆弧,与被保护高度x h 的水平线相交于F 、H 点.以F 、H 为假相的针作图.
1-1剖面
2-2剖面
3-3剖面
图2.1.7 四支等高避雷针保护范围
◆(关键点)保护范围最低点的高度0h 按式(2.1.19)计算,(因为3D 距离最长, 0h 最小)即
r r h h D h h -+??
? ??-=2
32
02
◆由直角△O ＇TH 看出 ()
2
122
02??
?
??--=-+x D h h h h r x r (2.1.20)
◆由直角△KLH 看出
()()2
022
x b h h h r x r +-=- (2.1.21)
?出可由式(2.1.20),(2.1.21)联立求出x h 和x 值. 3-3 剖面的保护范围,作图法(与2-2剖面相同)
◆以P 点的垂直线上的O 〃
点(距离地面的高度0h h r +)为圆心,r h 为半径作圆弧,与被保护高
度x h 的水平线相交于U 、V 点.以U 、V 为假相的针作图.
◆(关键点)保护范围最低点的高度0h 按式(2.1.19)计算,(因为3D 距离最长, 0h 最小)即
r r
h h D h h -+??
?
??-=2
3202
()
2
222
02??
? ??--=-+x D h h h h r x r
()()2
022
x b h h h r x r +-=-
可联立解出x h 和x 值.
确定4支等高避雷针中间在0h 至h 之间y h 高度Y Y '平面上保护范围截面,以点P 为圆心,()()
2
002h h h h h y y r ---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.
Ⅳ.3.2 架空避雷线
Ⅳ.3.2.1 单根避雷线的保护范围
●架空避雷线的高度要考虑弧垂的影响,在无法确定弧垂的情况下,可考虑架空避雷线中点的弧垂为:
?等高支柱之间的距离小于120m 时,弧垂为2m;间距为120~150m 时,弧垂为3m. ●当单根避雷线的高度r h h 2≥时,无保护范围.
●当单根避雷线的高度r h h 2<时,保护范围确定,图2.1.8.
h r ＜h＜2h r
h≤h r
图2.1.8 单根架空避雷线保护范围
●作图方法:
◆距离地面r h 处作一条平行于地面的直线.
◆以避雷线为圆心,r h 为半径作弧,交于平行线的A 、B 两点.
◆以A 、B 两点为圆心,r h 为半径作弧线,该两段弧线相交或相切并与地面相切,从该弧线起到地面止即为保护范围.
◆当r r h h h 2<<时,保护范围最高点的高度0h 按(2.1.22)计算. h h h r -=20 (2.1.22) 〖证明:
直角ADE ADC ???,r h h DE CD -==,h h CD h h r r -=-=20〗
◆避雷线在x h 高度的x x '平面上的保护宽度x b
()()x r x r x h h h h h h b ---=22 (2.1.24)
式中
x b -避雷线在x h 高度的x x '平面上的保护宽度,m;
h -避雷线的高度,m;
r h -滚球半径,m.由表2.1.1确定; x h -被保护物高度,m.
〖证;
y b b x -=0
∵直角FCB ?中,()()h h h h h h FB FD DB b r r r -=--=-==22
22
20
直角BGH ?中,()()x r x x r r h h h h h h BH BG GH y -=--=-==22
22
2
∴()()x r x r x h h h h h h y b b ---=
-=220 〗
Ⅳ.3.2.2 两根等高避雷线的保护范围
●当避雷线高度r h h ≤,两线之间的距离()h h h D r -≥22时,各按单根避雷线方法确定. ●当避雷线高度r h h ≤,两线之间的距离()h h h D r -<22时,作图方法,图2.1.9. 两根避雷线的外侧,各按单根避雷线的方法确定.
两避雷线之间保护范围:以C 、D 两线为圆心,r h 为半径,作圆弧交于O 点.以O 为圆心, r h 为半径,作圆弧交于C 、D 点.
r
1-1剖面
图 2.1.9 两根等高避雷线在r h h ≤时保护范围 两线之间保护范围的最低点的高度0h
r r
h h D h h -+??
?
??-=2
202 (2.1.25)
避雷线两端保护范围按双支避雷针的方法确定.但在两避雷线间的中线两端按图2.1.9中1-1剖面确定.
◆以双支避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度0
h ',作为假想避雷针,将其保护范围的延长线与()h f h =0交于E 点.
()2
2
2??
?
??+--='D h h h h r r 〖图2.1.9中的1-1剖面中,0
h '相当于(2.1.9)式0=x 时的00|=x h .〗 ◆内移位置的距离x 为 ()0002b h h h x r --=
(2.1.26)
〖以1-1剖面为准,图中0h 的E 点作为假想避雷针,其在地面的保护范围:
()()000202h h h h h h b x r r r -=--=+, 〗
0b 按式(2.1.7)确定.
●当避雷线高度r r h h h 2≤<,且()[]
r r r h D h h h h 222<<--时,作图方法,图2.1.10. 距离地面r h 处作一条与地面平行的线.
以避雷线A 、B 为圆心,r h 为半径,作圆弧相交于O 点,并与平行线相交(或相切)于C 、E 点. 以O 为圆心, r h 为半径,作圆弧相交于A 、B 两点.
以C 、E 为圆心, r h 为半径,作圆弧相交于A 、B 两点并与地面相切.
1-1剖面
图2.1.10 两根等高避雷线在r r h h h 2≤<时的保护范围
两避雷线之间保护范围最低点的高度0h
r r h h D h h -+??
? ??-=2
2
02 (2.1.27)
最小保护宽度m b 计算
◆由图可知,从中线至E 点距离()r m h b +,而其在地面的平行线的相应距离
()2
22h h h D r r --+ ()h h h D
h b r r m -+=+22
()r r m h D
h h h b -+-=2
2 (2.1.28)
避雷线两端保护范围按双支等高为r h 的避雷针确定.但在两避雷线间的中线两端,保护范围确定方法.图2.1.10中剖面1-1.
◆以双支高度r h 的避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度
2
D
h h r -=' 作为假想避雷针,将其保护范围的延长弧线与()h f h =0线交于F 点. 〖证:
将0=x ,r h h =代入(2.1.9)式()2
2
2
2x
D h h h h r r x -??
? ??+--=,得出2
0D
h h r -
=' 〗 ◆内移位置的距离x:
()2
20022??
?
??---=D h h h h x r
r (2.1.29)
〖证:
图2.1.10中的1-1剖面, ∵HP 线与地面平行
∴2
2
02?
?? ??-+=+==D h x b x KM HP r
r h PF PM HK ===, r h h FH -=0
直角FHP ?,()()002
022
22h h h h h h FH PF HP
r r r -=--=-=
∴()002
222h h h D h x r r
-=??
?
??-+ 得(2.1.29)式
0b : 1-1剖面中,从(2.1.7)式()2
022??
?
??--=D h h h b r 以r h 代h 得
2
202?
?
?
??-=D h b r
〗
Ⅳ.3.3 特定条件下的保护范围
●上述计算保护范围的各图中所画的地面也可以是其他接闪器或建筑物上的接地金属物. ●当接闪器在“地面上保护范围的载面”的外周线触及其他接闪器或接地金属物时,各图的保护范围均适用于这些接闪器.
●当其他接闪器或接地金属物处在外周线之内,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.图2.1.11
B(接地金属物或接闪器)
图2.1.11 确定建筑上任两接闪器在所需断面上的保护范围
●作图方法:
?以A 、B 为圆心,r h 为半径作弧线相交于O 点.
?以O 点为圆心, r h 为半径作弧线相交于AB,弧线AB 就是保护范围的临界线.
●在建筑物屋面已采用避雷网保护时,可将屋面等同于上述各图的地面,只要高于得到避雷网保护的屋面以上的接闪器按前述方法所确定的“地面上保护范围的截面”的外周线处在屋面范围内时,按上述各图确定保护范围的方法也适用于这种情况.如仅部分外周线处在该屋面范围内时,则仅这部分按各图相应的方法确定保护范围.
Ⅳ.3.4 避雷带与避雷网
Ⅳ.3.4.1 避雷带 ●避雷带设置
沿建筑物屋顶四周易遭受雷击部位明设的作为防雷保护的金属带作为接闪器,沿外墙作引下线和接地网相连的装置称为避雷带.图2.1.12.
◆如:屋脊、屋檐(有坡面屋顶)、屋顶边沿、女儿墙、平屋面上等.
◆避雷带一般要高出屋面0.2m.两条平行的避雷带之间的距离应不大于10m.屋顶上有烟囟或其他突出物时,要另设避雷针或避雷带.
避雷带
引下线
图2.1.12 避雷带结构示意图
●材料要求:避雷带用圆钢(
φ≮8mm)或扁钢(截面积≮48mm 2
,厚度≮4mm)做成长条带状体. ●接地电阻:冲击接地电阻Ω<10ch R
●工作原理:当雷云的下行先导向建筑物上的易受雷击部位发展时,避雷带率先接闪,承受直接雷击,将强大的雷电流引入大地,使建筑物得到保护(建筑物的重点保护措施). Ⅳ.3.4.1 避雷网
●避雷网结构:在建筑物上纵横交错的避雷带叠加在一起,组成避雷网.对建筑物全面保护.
●材料要求:圆钢直径不小于8mm;扁钢截面积不小于48mm 2
,存度不小于4mm. ●避雷网分类
明装避雷网:在建筑物的屋顶上、层顶屋面上以较疏松的可见金属网格作为接闪器,沿其四周或外墙引下线接地.使用少.
暗装避雷网:利用钢筋混凝土结构中的钢筋网作为防雷装置. ●避雷网保护原理
利用建筑物中的钢骨架(包括地基中的钢筋和各层楼板),只要保持可靠的电气连接,就是一个大金属笼,同时与大地良好的电气连接,形成一个可靠的等电位的接地体.放在建筑物内的各种金属设备、电气设备、上下水管等与钢筋架可靠连接,就能防止直接雷击. 笼体金属网格尺寸越小,防雷效果越好.
GB50057-2000《建筑物防雷设计规范》中避雷网格尺寸,表2.1.2.
表2.1.2 避雷网格尺寸
利用混凝土结构中的钢筋作为暗装避雷装置时,必须做到内部钢筋可靠的电气连接. 各层梁、柱、墙、楼板内钢筋要绑扎或搭接,每隔20m 的间距焊接一处.
建筑物内的金属设备必须可靠接地,电气设备采用中性点接地系统,其中性点统一接到避雷接地装置上.
建筑物的电气线最好穿金属管或采用有金属屏蔽的电缆,以便达到屏蔽作用.也可采用高绝缘强度的绝缘套管套上,防止雷电反击.
建筑物顶部的金属突出物,如金属旗杆、钢爬梯、透气管、金属烟囟、金属天线等,必须与避雷网焊接,以形成统一的接闪器.
建筑物顶部突出的非钢筋混凝土物体,可以另设避雷网或避雷针加以保护. 避雷网可采用25mm ×4mm 镀锌扁钢.
Ⅳ.3.5 引下线和接地装置
Ⅳ.3.5.1 引下线
●引下线的作用:做为接闪器引下的雷电流的流通通道. ●引下线材料:表2.1.3
表2.1.3 引下线最小规格
●接地装置的作用:向大地泄放雷电流,限制防雷装置对地电压不致过高. ●要求
接地装置和引下线必须用金属焊接.
独立避雷针必须布置独立的接地装置,接地电阻不宜大于10Ω. 独立避雷针及其接地装置与道路和建筑物的距离方应大于3m.
Ⅳ.3.5.3 避雷针(线)雷电反击
●当雷电电流通过引下线和接地装置入地时,雷电流在接地引下线的电感和接地电阻上的压降会使接地引下线的电位和地电位升高.
当避雷针和被保护物间的空气间隙a S 不够大时,避雷针上的高电位A u (与被保护物等高的
避雷针上A 点的电位)可击穿空气间隙而将高电位传递到被保护物上,这一现象称为反击.反击
使被保护物遭雷击.
当避雷针的接地装置和被保护物接地装置间的距离e S 不够大时,避雷针接地装置上的高电位B u 可击穿土壤反击到被保护物的接地装置上,使被保护物的地电位升高,使被保护物受大气过电压的威胁. ●要求
避雷针和被保护物间的空气间隙a S 不应小于5m.
避雷针的接地装置和被保护物接地装置之间在地下的距离e S 不应小于3m.
Ⅳ.3.6 半导体消雷器(或限流避雷针)
●半导体消雷器的作用:半导体消避器和限流避雷针是一种能降低雷电流幅值和陡度的新型防直击雷装置.
●半导体消雷器的组成:半导体消雷器的接闪器由5~9根半导体针组成,向上呈辐射状布置在数个垂直交叉的扇轴上,同一扇面相邻两针间的夹角为15°~20°.每根半导体针长约5m,针体电阻为35Ω,单针闪络电压在1400kV 以上.每根针端部有4根30cm 长有金属针. ●半导体消雷器安装:半导体消雷器可安装在高塔或建筑物的顶部.图2.1.13.
(a) 9针半导体消雷器 (b) 限流避雷针
图2.1.13 消雷器
●半导体消雷器工作原理
半导体消雷器消减向下发展雷电的原理
◆当雷云中电荷密集处的电场强度达到空气击穿场强(2500~3000kV/m)时,将出现由云向下发展的放电,称为先导放电.
◆下行雷电:自雷云向下开始发展先导放电的.
◆利用尖端放电产生和雷云异号的电荷,中和雷云中的电荷,使之不足以发生下行先导(以中和为纲).
◆消雷器应能在雷云下产生足够大的中和电流,即电晕电流.在同样的雷云电场下,塔身愈高,电晕电流就愈大,防雷效果愈好.
◆以中和为原理的消雷器缺点:怕风.原因:中和电荷由地面上升的速度v 是由雷云的平均场强E 和电何的迁移率k 决定的,v=kE.对负雷云,向上升的电何为空气的正离子,它的k=0.136(m/s)/(kV/m),以E=40kV/m 计,正离子上升的速度v=0.136×40=5.44m/s,而海洋季风到达的地区,水平风速可达10~20m/s(相当于5级~8级风),甚至可达33m/s(相当于11级风),这样,中和电荷来不及上升到雷云就会被风吹走.
◆半导体消雷器优点:在雷暴时水平风速不大的情况下靠中和作用中和部分雷云电荷;在水平风速较大时,靠半导体电阻的限流作用(以限流为纲),消灭上行雷和大幅度降低那些来不及被中和的下行雷的雷电流的幅值和陡度.
半导体消雷器和限流避雷针抑制上行雷电流发展的原理
◆上行先导放电:雷云自地面突出物向上开始发展先导放电的. ◆上行雷先导需要的平均雷云下电场E 0,表2.1.4 表2.1.4 可能发展上行先导的估计条件
◆实测,只有当上行先导电流大于100A 时,上行雷才有可能得到发展.
◆支持上行先导电流的电动力h E F 0=.塔体h 越高,发生上行雷所需的地面场强0E 就小.
◆分析:
?当塔高为60m 时,可取m kV E /320=,上行先导电流的电动力
kV h E F 192060320=?==
?设在非半导体消雷器(即半导体消雷器的电阻R=0)时,上行先导电流I=100A,制约上行先导发展的空气的等值电阻0R
Ω===
k I U R 2.19100
1920
00 ?据此,估算出上行先导经R=35k Ω的半导体针发展时的先导电流I,将被限制为 A R R U I 42.352
.19351920
00=+=+=
?而35.42A 电流在35k Ω电阻上的压降kV kV 150012403542.35<=?,所以不会造成半导体针的沿面闪络.先导上行也不可能发展.
?抑制上行雷电发展:用针体电阻为35k Ω的电阻来限制上行雷的发展,可以100%消除由地面向上发展的雷电.
半导体消雷器限制下行雷电流原理
◆起电后的雷云和大地之间相当于一个充了电的 “电容器”,雷击大地相当于把已充好电的电容器的正负两极直接短接.
◆半导体消雷器抑制下行雷电流原理:在“电容器”的放电回路中串入电阻,降低电容器放电电流的幅值,延长放电时间.
◆为了限制上行雷的发展,半导体单针电阻取35k Ω(前面分析),已知单针的闪络电压为1500kV,在下行雷电流流过针体的电流由0上升超过43A 时,将发生沿针体表面的闪络→解决:
改变相邻两针间的夹角(相邻两针的夹角取15°~20°)、空气间隙的距离,使相邻两针针头间空气间隙的放电电压低于针体的沿面闪络电压.这样空气间隙就会在针体发生沿面闪络前先行击穿,实现二针、三针甚至多针的自动并联,使限流电阻随着电流的增大而降低,形成整体的非线性.即使19针并联后其值仍有1.842k Ω,仍能起到限流作用.
半导体消雷器闪络后具有限流作用 半导体消雷器的保护范围 ◆标准：《半导体少长针消雷装置使用的安全要求》BG/T1643-1996.
?对一般设施,半导体少长针消雷器的地面保护范围可取塔高的5倍,其保护角为78.8°, ?对于易爆设施,取塔高的3.5倍,其保护角为74°(保护角:以针尖为顶点,过针尖的线与针的夹角). ?限流避雷针的保护范围和一般避雷针相同.
Ⅳ.3.7 避雷器
●避雷器的作用
防止雷电行波沿线路侵入变配电所功其他建筑物内,危及被保护设备的绝缘.
避雷器是一种能释放雷电或过电压的能量以限制过电压幅值,又能截断续流,不致引起系统接地短路的保护设备.
避雷器接于带电导线与地之间,与被保护设备并联. ●避雷器的工作原理
在正常情况下,避雷器中无工频电流流过,对工频电压呈高阻状态.一旦传来雷电入侵波,使过电压值达到规定的动作电压时,避雷器被击穿,相当于短路状态,使得雷电电流通过引下线
和接地装置迅速流入大地,从而限制过电压水平.当雷电入侵波消失后,避雷器能自动恢复高阻状态,自动切断工频续流.
避雷器的工频续流:避雷器击穿后,在系统的工频电压的作用下,流过避雷器的电流.
●避雷器分类:间隙避雷器、管型避雷器、阀型避雷器、氧化锌避雷器等.
●间隙避雷器
结构:由两个相距一定距离的电极构成.
原理:通过调整两个电极之间的距离,使得电极间的击穿放电电压低于被保护设备的绝缘耐受电压.当雷电波入侵时,电极间隙击穿,形成电弧接地,使得雷电流通过引下线和接地装置流入大地,限制了被保护设备电压的升高.
用途:间隙保护用途:线路、变压器进线段.
缺点:灭弧能力差.
●管型避雷器
结构:由内、外两个间隙和产气管组成.
原理:当间隙被击穿,雷电流流入大地,过电压消失后,在工频续流电弧作用下,产气管产生大量气体,通过纵吹灭弧.工频续流电弧在电流过零时熄灭,恢复间隙的绝缘性.
用途:线路、变电所的进线段保护.
●阀型避雷器
结构:由叠装于密封瓷套内的火花间隙和阀片(非线性电阻,常为碳化硅钢片)串联构成.
原理: 非线性电阻是:电流越大,阀片电阻越小.火花间隙的作用:正常工作时将阀片与母线隔离,当雷电行波入侵时,火花间隙被击穿,雷电流经阀片流入大地,由于避雷器的冲击放电电压低于被保护设备的绝缘耐压,从而保护了电气设备.当雷电行波电压消失后,在间隙中有工频续流,电流大大减小,阀片电阻急剧升高,间隙电弧在过零时熄灭.
用途:FS型通流容量小,主要用于3kV~10kV配电系统;FZ型通流容量大,主要用于保护发电厂、降压变电所等设备.
●氧化锌避雷器
阀片由氧化锌制成,非线性伏安特性优于碳化硅.正常工作时,氧化锌阀片具有极高的电阻,相当于绝缘;而在过电压时,氧化锌阀片电阻很小,相当于短路状态.残压小.过电压消失后,阀片电阻在极短时间内就可恢复到绝缘状态,工频续流被限制.
氧化锌避雷器主要技术参数
◆标称放电电流:给避雷器施加波形为8μs/20μs(波头时间和半幅值时间)的标准雷电波冲击10次时,避雷器所能耐受的最大冲击电流峰值.
?避雷器的标称放电电流为1kA、1.5kA、2.5kA、5kA、10kA、20kA共6个等级.
◆额定电压:施加在避雷器端,而不引起避雷器特性变化和使避雷器动作的最大工频电压有效值.
?按IEC标准,避雷器在注入标准规定能量后,必须能耐受相当于额定电压数值的暂时过电压至少10s.
◆特续运电压:允许特久施加在避雷器端子间的工频电压有效值.
◆冲击电流残压:避雷器受放电电流击穿时,两端的残余电压.即为被保护设备承受的最高电压.
?分为:标准放电电流残压(波形8μs/20μs,峰值5kA、10kA、15kA、20kA) 操作冲击放电电流残压(波形30μs/60μs,峰值1.5kA、2kA、3kA)
氧化锌避雷器选择计算
?加压率法
?加压率（A VR） （美国GE公司提出.日本日立公司称为课电率）
基于MATLAB的避雷针保护范围可视化设计
价值工程 0引言 雷电是自然界中一种常见的自然现象，具体表现为带有不同电性的云层之间或带电云层与大地之间的放电过程。由于雷电能量巨大，在目前科技水平下还不能被人类所利用，导致雷电每年给各行业带来巨大的经济损失和人员伤亡，因此雷电防护一直是人们关心的问题。 避雷针作为建筑物雷电防护的主要措施之一，尤其在防护直击雷方面具有重要作用[1]。避雷针能否起到保护建筑物的作用，其保护范围的合理计算是其影响因素之一。采用MATLAB 工具设计避雷针保护范围可视化软件，可 以为避雷针的设计和改造提供直观、可靠的图像显示， 并有利于分析不同情况下关于建筑物的避雷针设计要求，进而合理设计避雷针。 1避雷针保护范围简介 避雷针保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法两种[2,3]。 折线法，又称为规程法或放电模拟法，以实验室放电模拟为准，兼顾运行统计结果。其单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。多年来，我国各行业一直采用折线法确定避雷针保护范围。目前，主要在电力装置设计规范上要求采用折线法计算。 滚球法就是以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）或接闪器和地面（包括与大地接触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，也就在避雷针的保护范围之内，不同类 别的防雷建筑物的滚球半径有所不同，见表1。目前， 建筑物遵循《建筑物防雷设计规范》的要求采用滚球法计算。 2避雷针保护范围可视化设计 2.1MATLAB 工具介绍MATLAB 将计算、可视化和编程功能集成在非常便于使用的环境中，是一个交互式的、 以矩阵计算为基础的科学和工程计算软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示等功能于一体，构成 了一个方便的、 界面友好的用户环境，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。 MATLAB 现已发展成为功能强大的仿真平台和系统，除了可生成二维图形外，还提供了可以生成三维图形的各种函数。利用这些函数，可轻松实现在三维空间中绘制空 间曲线、 曲面和网格图形。图形结果处理后，还可以利用鼠标拖动可任意变换观察角度以寻找最佳观察角度。同时，MATLAB 还提供了强大的图形用户界面GUI 制作工具，可以制作用户菜单和控件，使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面[2,4]。 2.2可视化软件功能设计利用MATLAB 的GUI 制作工具，设计避雷针保护范围三维分析的图形化界面；利用MATLAB 的编程工具，设计避雷针保护范围工程计算与三维分析的程序。结合程序与界面，实现可视化软件的参数选择、绘制仿真图像和判断分析等功能，如图1所示。 2.2.1参数选择 ①方法选择。可选择用折线法或滚球法来计算和显示 避雷针的保护范围； ②避雷针支数选择。可对避雷针的支数进行选择（单支或者双支）；③避雷针高度选择。可输入—————————————————————— —作者简介：李天鹏（1982-），男，山东荣成人，军械工程学院讲师，研究方向为弹药保障工程。 基于MATLAB 的避雷针保护范围可视化设计与分析 Visualization Design and Analysis of Protecting Area of Lighting Rod Based on MATLAB 李天鹏LI Tian-peng ；祁立雷QI Li-lei ；傅孝忠FU Xiao-zhong （军械工程学院，石家庄050003） （Ordnance Engineering College ， Shijiazhuang 050003，China ）摘要：利用MATLAB 设计避雷针保护范围可视化程序与界面，对避雷针保护范围采用折线法和滚球法进行对比分析，并对避雷 针保护范围进行可视化判断与显示分析，为提高避雷针工程应用效率和课堂教学质量提供一种手段。 Abstract:MATLAB was used to design the visualization programmers and interface for the protecting area of lightning rod.The protecting area of lightning rod was analyzed by the polygon method and the rolling sphere method,and was also judged and displayed visually.It offered a measure for improving the efficiency of engineering application and the quality of classroom teaching about the lightning rod. 关键词：避雷针；保护范围；可视化；MATLAB Key words:lightning rod ；protecting area ；visualization ；MATLAB 中图分类号：TP311.52文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）01-0050-03 表1滚球半径确定方法 建筑物防雷类别滚球半径 h r （m ）第一类防雷建筑物 第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物 30 4560 图1可视化软件界面 ·50·
滚球法的本质是什么
按照GB50057标准采用滚球法计算接闪器的保护范围时应注意： 1、滚球法仅仅是一种确定接闪器保护范围的静态模拟方法，并不代表雷击点在整个空间的实际分布，以此确定的接闪器的保护范围仅仅是接闪几率。实际的雷击点分布受气压、风速、地形、树木及建筑等等的影响，要比这个模拟出的保护范围复杂的多，其空间形状是不规则的。 2、滚球法是允许保护范围内落雷的，其雷电流幅值的大小取决于滚球的半径。依据对雷击观测的统计结果，99%的雷击电流幅值在5--150KA。 3、滚球法无法确定大于滚球半径的接闪器（杆、线、带）的保护范围，因此需人为设立接地参考平面，比如：位于建筑物顶面的接地良好的接闪网络、位于建筑物中部的接地良好的均压环等等。此时参考平面等同于地面。 4、建筑物顶面的接闪网络及接闪带对建筑物顶面的保护，因其雷电击距模型不同，其保护范围不能按照滚球法来确定。它们是各自独立的。其只有在保护低于建筑物的物体时，才可用滚球法确定其保护范围是否足够保护到低处的物体，此时将它们做接闪线看待。 5、在建筑物屋顶上，应首先按建筑物的特征，采用接闪网格及接闪带对建筑物易遭雷击的部位进行保护。布置完毕后，应对高出接闪网的突出物采用接闪杆进行保护，并用滚球法确定其是否处于接闪杆的保护范围内。但此时其于屋面的切点必须落在接地金属上。 6、接闪网格及接闪带对建筑物易遭雷击的部位的保护不是按照滚球法来确定的，因此在对建筑物角部的保护上，宜采用短的接闪杆进行保护。
关于暗敷避雷带问题 利用屋顶钢筋作接闪器及暗敷接闪带（避雷带），其前提是允许屋顶遭雷击时混凝土会有一些碎片脱离及一小块防水、保温层遭破坏。这对建筑物的结构一般无损害，但建筑物下方不应有行人通过、车辆放置、及建筑物的出入口，以保证安全。 GB/T21431-2008?建筑物防雷装置检测技术规范?规定“高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋作为暗敷避雷带。” 利用金属屋面做接闪器的问题 利用金属屋面做接闪器的前提是：第一类防雷建筑物除外。 1、板间的连接应是持久的电气贯通。例如：放热焊接、铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接等； 2、金属板下面无易燃物品时，其最小厚度要求为：不锈钢、热镀锌钢、钛和铜板0.5mm；铝板0.65mm；锌板0.7mm；铅板2mm； 3、金属板下面有易燃物品时，其最小厚度要求为：不锈钢、热镀锌钢和钛板4mm；铜板5mm;铝板7mm； 4、金属板无绝缘被覆层。其中：薄的油漆保护层或1mm厚沥青层或0.5mm厚聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层。 引下线防接触电压与跨步电压的问题 GB50057-2010?建筑物防雷设计规范?新增了引下线防接触内容： 1、标准建议：利用建筑物金属架构和建筑物互相连接的钢筋做引下线。要求：这些自然引下线包括位于建筑物四周和建筑物内的柱子，这些柱子应在电气上是贯通的，且不少于10根。 2、引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于50kΩm。通常采用5cm厚沥青层或15cm厚砾石层的等绝缘材料层可达到本要求。 3、外露引下线距地面2.7m以下的导体需要用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离。 通常至少需要3mm厚的交联聚乙烯层。
避雷针的防护范围计算方法
避雷针的防护范围计算方法 常用避雷针(这里仅指单针)保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法，为此，就“折线法”和“滚球法”的计算进行了初步的分析和探讨，得出：“折线法”的主要特点是设计直观，计算简便，节省投资，但建筑物高度大于20 m以上不适用；“滚球法”的主要特点是可以计算避雷针(带)与网格组合时的保护范围，但计算相对复杂，投资成本相对大。 在避雷针保护范围的计算方法中，“折线法”是比较成熟的方法。近几年来,国标中规定的“滚球法”也开始得到同行的认同，但在实际运用中，“滚球法”也碰到一些问题，特别是在计算天面避雷针保护范围的时候。因此有必要对电力系统常用的“折线法”和国标的“滚球法”进行比较分析，发现其中存在的问题。1“折线法”避雷保护计算 “折线法”在电力系统又称“规程法”，即单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。L/ 620—997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准就规定了单支避雷针的保护范围，见图。 1.1避雷针在地面上保护半径的计算 计算避雷针在地面上的保护半径可用公式 式中：Rp——保护半径； h——避雷针的高度； P——高度影响因数。 其中，P的取值是：当h≤30 m，P＝1；当30 m 的h的纯数值；当h＞20 m时，只能取h=120 m。 1.2被保护物高度hp水平面上保护半径的计算 a)当hp≥0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径 式中：Rp——避雷针在hp水平面上的保护半径； hp——被保护物的高度； ha——避雷针的有效高度。 b)当hp＜0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径 2“滚球法”避雷保护计算 “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。我国建筑防雷规范G 50057—994(2000年版)也把“滚球法”强制作为计算避雷针保护范围的方法。滚球法是以hR为半径的一个球体沿需要防止击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器(包括被用作接闪器的金属物)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。滚球法确定接闪器保护范围应符合规范规定，见表。
(完整版)防雷接地做法大全
建筑物防雷及电气设备的接地施工 精品策划与实施 编制人：安红印 编制日期：2003—8—2
第一篇编制目的及依据 一、编制目的 为了使建筑物、构筑物的防雷措施及接地装置的施工质量安全可靠，提高一次成优率，避免接地漏做、做错造成不必要的返工，特编制本策划书。 二、编制依据 1、电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-92 2、建筑物防雷设计规范GB50057-94 3、电子计算机机房设计规范GB50174-93 4、建筑电气工程施工质量验收规范GB50303-2002 5、民用闭路电视系统工程技术规范GB50198-94 6、建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范GB/T50312-2000 7、有线电视系统工程技术规范GB50200-94 8、钢制电缆桥架工程设计规范CECS31：91 9、电气装置安装工程母线装置施工及验收规范GBJ149-99 10、可挠金属电线保护管配线工程技术规范CECS87：96 11、工业计算机监控系统技术规范CECS81：96 12、低压成套开关设备验收规程CECS49：93 13、电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范GB50171-92 14、住宅设计规范GB50096-1999、GB50096-2003 15、火灾自动报警系统设计规范GB50116-98 16、低压配电设计规范GB50054-95 17、电梯工程施工质量验收规范GB50310-2002 18、套接扣压式薄壁钢导管电线管路施工及验收规范CECS100：98 19、套接紧定式薄壁钢导管电线管路施工及验收规范CECS120：2000 20、等电位联结安装-2002 02D-501-2 21、接地装置安装-2003 03D501-4 22、利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装-2003 03D-501-3 23、北京市竣工长城杯质量验收标准（2003年版） 第二篇建筑物防雷的分类及设计采取的防雷措施 一、建筑物防雷的分类 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。在图纸会审中，应按照设计图纸对建筑物防雷的分类定性，严格执行相应设计及施工标准。 二、建筑物的防雷措施 各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施，第一类防雷建筑物和具有宜爆危险环境的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施；装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。 1、各类防雷建筑物防直击雷的措施 1、1第一类防雷建筑物防直击雷的措施 应装设独立避雷针或架空避雷网使被保护的建筑物及风帽、放散管的突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内；架空避雷网的网格尺寸不应大于
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。
滚球法计算多支不等高避雷针联合保护范围的新算法-国核电力规划
滚球法计算多支不等高避雷针联合保护范围的新算法 马蕾王丽路平 （国核电力规划设计研究院北京市 100094） 摘要：目前，滚球法计算位置不规则且高度不等的多支避雷针的联合保护范围，该领域仍属空白。笔者根据滚球法的计算原理，结合多个工程实例，研究出一整套用于计算多支不等高避雷针联合保护范围的通用算法，并利用计算机编程将该算法在软件上得以实现。本文首先以工程中的防雷设计实例介绍该算法的具体步骤，然后给出适用于任意情况的通用算法，最后提供了利用计算机编程的算法流程图。 关键词：滚球法；联合保护范围；有效球面；防雷设计软件 依据DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》，折线法计算多支避雷针联合保护范围是基于其确定双支避雷针联合保护范围的算法。四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或数个三角形，然后分别按照三支等高避雷针的方法 b ，则全部面积即受到保护。 计算。如各边的保护范围一侧最小宽度0 x 与折线法相比，滚球法对多支避雷针内部保护范围的计算方法则完全不同，《建筑物防雷设计规范》GB50057-94在附录四中介绍了用滚球法确定矩形布置的四支等高避雷针保护范围的具体算法。然而，实际工程中的避雷针位置不规则且高度不统一，笔者查阅大量的规程和文献，尚未发现解决位置不规则且高度不等的多支避雷针联合保护范围的通用算法。 笔者根据滚球法的计算原理，结合多个工程实例，研究出一整套用于计算多支不等高避雷针联合保护范围的通用算法，并利用计算机编程将该算法通过软件得以实现。本文首先以工程中的防雷设计实例介绍该算法的具体步骤，然后给出适用于任意情况的通用算法，最后提供了计算机编程的算法流程图。 1. 算法说明 图1 空间直角坐标系中三支不等高避雷针的保护范围 为方便对算法进行说明，首先需要建立空间直角坐标系（x，y，z），如图1所示。平面xoy
防雷接地滚球法
滚球法 滚球法是以h r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。当采用避雷针作接闪器时，应按表2－2规定的不同建筑物防雷级别的滚球半径，采用滚球法计算避雷针的保护范围。 不同建筑物防雷级别的滚球半径 (1)单支避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围应按图2-7的作图方法确定。
B A X x ’
1）当避雷针高度h≤h 时。 r 高度的xx’平面上和在地面上的避雷针在h x 保护半径，按式（2-11）和（2-12）确定 r x= ?(2?x??)? ?x(2?r??x)(2-11) r0=?(2?r??) (2-12) —避雷针在hx高度xx’的平面上的保式中 r x 护半径，m； hr—滚球半径，按表2-2确定，m；
hx—被保护物的高度，m； r0—避雷针的地面上的保护半径，m。 2）当避雷针高度h＞hr时，在避雷针上 取高度hr的一点代替单支避雷针尖作为圆心， 其余的做法同1）。 （2）双支等高避雷针的保护范围。在避 雷针高度h≤hr的情况下，当两支避雷针的距离D≥2?(2?r??)时，应按单支避雷针的方法确定；当D<2?(2?r??)时，应按图2-8的作图方法确定。 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b 按式（2-13）计算 )2 b0=CO=EO=?2?r???(D 2 (2-13) 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按式（2-14）确定 ?x=?r?(?r??)2+(D )2?x2 2
避雷针折线法与滚球法
b）当hp v0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径
2“滚球法”避雷保护计算 “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。我国建筑防雷规范G 50057—994（2000年版）也把“滚球法”强制作为计算避雷针保护范围的方法。滚球法是以hR为半径的一个球体沿需要防止击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被用作接闪器的金属物）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。滚球法确定接闪器保护范围应符合规范规定，见表。 应用滚球法，避雷针在地面上的保护半径的计算可见以下方法及图2。 a）避雷针高度h< hR时的计算 距地面hR处作条平行于地面的平行线。以针尖为圆心、hR为半径作弧线交于平行线A,两点。以A,为圆心，hR为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切，这样，从弧线起到地面就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体。避雷针在hP高度的xx'平面上和在地面上的保护半径，按公式［2］（4）计算确定 式中：Rp――避雷针保护高度xx'平面上的保护半径； hR ――滚球半径，按表确定； hp ――被保护物的高度； R0 ――避雷针在地面上的保护半径。 b）当避雷针高度h> hR时的计算 在避雷针上取高度hp的一点代替单支避雷针针尖并作为圆心，亦可见图2。 3“滚球法”计算天面避雷针保护范围存在的问题 3.1 用“滚球法”计算避雷针在地面上的保护，保护范围可以很好地得到确认，但用“滚球法”计算天面避雷针保护范围时却存在较大的误差。“滚球法”是以避雷针和被保护物所在平面为一无限延伸的平面作为前提的，当被保护物位于屋 顶天面时，天面不是一个无限延伸的平面，况且，当滚球同时与避雷针尖和天面避雷带接触时，滚球和天面之间不存在确定的相切关系。因此《建筑物防雷设计规范》中给出的计算公式将不能直接运用。 在这种情况下，我们怎样计算其保护范围呢？由于天面不可延伸且形状不规则，因此，根据滚球法计算保护范围的原理，当避雷针位置确定后，滚球在以避雷针尖作为一个支点，以避雷带上任一点作为另一支点滚动时，它在一定高度的保护范围也将是一个不规则的图形。从理论上讲，要想知道被保护物体能否得到全面保护，我们需要计算出以避雷针尖为一个滚球支点，以避雷带上的所有点作为另一个滚球支点时，用避雷针在一定高度的所有保护半径来确定被保护物体能否完全得到保护。这种计算方法在实际应用中有一定的偏差。因此，我们需要寻找一种简便的方法来计算
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。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
避雷针安装规范
建筑及房产信息 2010-03-12 11:17:37 阅读239 评论0 字号：大中小 常用避雷针(这里仅指单针)保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法，为此，就“折线法”和“滚球法”的计算进行了初步的分析和探讨，得出：“折线法”的主要特点是设计直观，计算简便，节省投资，但建筑物高度大于20 m以上不适用；“滚球法”的主要特点是可以计算避雷针(带)与网格组合时的保护范围，但计算相对复杂，投资成本相对大。 在避雷针保护范围的计算方法中，“折线法”是比较成熟的方法。近几年来,国标中规定的“滚球法”也开始得到同行的认同，但在实际运用中，“滚球法”也碰到一些问题，特别是在计算天面避雷针保护范围的时候。因此有必要对电力系统常用的“折线法”和国标的“滚球法”进行比较分析，发现其中存在的问题。1“折线法”避雷保护计算 “折线法”在电力系统又称“规程法”，即单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。L/ 620—997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准就规定了单支避雷针的保护范围，见图。 避雷针在地面上保护半径的计算 计算避雷针在地面上的保护半径可用公式 式中：Rp——保护半径； h——避雷针的高度； P——高度影响因数。 其中，P的取值是：当h≤30 m，P＝1；当30 m 的h的纯数值；当h＞20 m时，只能取h=120 m。 被保护物高度hp水平面上保护半径的计算 a)当hp≥时，被保护物高度hp水平面上的保护半径 式中：Rp——避雷针在hp水平面上的保护半径； hp——被保护物的高度；
ha——避雷针的有效高度。 b)当hp＜时，被保护物高度hp水平面上的保护半径 2“滚球法”避雷保护计算 “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。我国建筑防雷规范G 50057—994(2000年版)也把“滚球法”强制作为计算避雷针保护范围的方法。滚球法是以hR为半径的一个球体沿需要防止击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器(包括被用作接闪器的金属物)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。滚球法确定接闪器保护范围应符合规范规定，见表。 应用滚球法，避雷针在地面上的保护半径的计算可见以下方法及图2。 a)避雷针高度h≤hR时的计算 距地面hR处作条平行于地面的平行线。以针尖为圆心、hR为半径作弧线交于平行线A，两点。以A，为圆心，hR为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切，这样，从弧线起到地面就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体。避雷针在hP高度的xx’平面上和在地面上的保护半径，按公式[2](4)计算确定 式中： Rp——避雷针保护高度xx’平面上的保护半径； hR——滚球半径，按表确定； hp——被保护物的高度； R0——避雷针在地面上的保护半径。 b)当避雷针高度h＞hR时的计算 在避雷针上取高度hp的一点代替单支避雷针针尖并作为圆心，亦可见图2。
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 =22 86+ =100 1/2 =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 ）>d 12m 5m 3m C A B 20m 3m A B 3m 8m 图1 C D
避雷针保护范围的计算方法
避雷针保护范围的计算方法 (2008-06-28 13:50:33) 标签：教育 分类：专业知识 1“折线法”避雷保护计算 “折线法”在电力系统又称“规程法”，即单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。L/ 620—997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准就规定了单支避雷针的保护范围，见图。 1.1避雷针在地面上保护半径的计算 计算避雷针在地面上的保护半径可用公式 式中：R p ——保护半径； h ——避雷针的高度； P ——高度影响因数。 其中，P 的取值是：当h ≤30 m ，P ＝1；当30 m 的h 的纯数值；当h ＞20 m 时，只能取h=120 m 。 1.2被保护物高度h p 水平面上保护半径的计算 a)当h p ≥0.5h 时，被保护物高度h p 水平面上的保护半径 式中：R p ——避雷针在h p 水平面上的保护半径； h p ——被保护物的高度； h a ——避雷针的有效高度。 b)当h p ＜0.5h 时，被保护物高度h p 水平面上的保护半径
2“滚球法”避雷保护计算 “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。我国建筑防雷规范G 50057—994(2000年版)也把“滚球法”强制作为计算避雷针保护范围的方法。滚球法是以h R 为半径的一个 球体沿需要防止击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器(包括被用作接闪器的金属物)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。滚球法确定接闪器保护范围应符合规范规定，见表。 应用滚球法，避雷针在地面上的保护半径的计算可见以下方法及图2。 a)避雷针高度h ≤h R 时的计算 距地面h R 处作条平行于地面的平行线。以针尖为圆心、h R 为半径作弧线交于平行线A ，两点。以A ， 为圆心，h R 为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切，这样，从弧线起到地面就是保护范围。保 护范围是一个对称的锥体。避雷针在h P 高度的xx ＇平面上和在地面上的保护半径，按公式[2](4)计算确 定 式中： R p ——避雷针保护高度xx ＇平面上的保护半径； h R ——滚球半径，按表确定； h p ——被保护物的高度； R 0——避雷针在地面上的保护半径。 b)当避雷针高度h ＞h R 时的计算 在避雷针上取高度h p 的一点代替单支避雷针针尖并作为圆心，亦可见图2。
避雷针保护范围的计算
摘要：避雷针是一种简单的防直击雷的装置。就国际电工委员会（IEC）推荐的滚球法对避雷针的保护范围进行了精确的计算。 关键词：避雷针；保护范围；计算 雷电是一种大自然放电现象，但它具有巨大的破坏性。雷电的破坏作用表现在：强大的电流，炽热的高温，猛烈的冲击波，剧变的电磁场以及强烈的电磁辐射等物理效应。因此它给人类社会带来的危害也是巨大的。 1避雷针 避雷针是一种简单的防直击雷装置。其最大优点是结构简单，安装方便，成本低廉，便于维护。避雷针经过两百多年来在全世界千百万座建筑物上的，他说：想发财就去万通商联找优质供货商！的防雷实践，证明它是一种可靠而有效的避雷装置。 2避雷针保护范围的计算 关于避雷针保护范围的计算方法，中国防雷规范现已与国际接轨，即采用国际电工委员会（IEC）推荐的滚球法。该法比过去中国防雷规范中采用的折线法更加准确。所谓滚球法是以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）或接闪器和地面（包括与大地接触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。不同类别的防雷建筑物的滚球半径如表1所示。 2．11根避雷针的保护范围 当避雷针的高度h≤hr时 距地面hr处作一条平行于地面的平行线，以避雷针的针尖为圆心，hr为半径画弧，交水平线于A、B两点，又分别以A、B两点为圆心，hr为半径，从针尖向地面
画弧。如图1所示，则图中曲线就是避雷针保护范围的边界，保护范围是一个对称的锥体。 以图1中O点为原点，地面为X轴，避雷针为Y轴，建立直角坐标系。那么B 点的坐标为 当避雷针的高度h≥hr时：在避雷针上取高度为hr的一点代替单根避雷针针尖作圆心，其余做法同上。 2．2两根等高避雷针的保护范围
防雷接地装置安全技术措施
防雷接地装置安全技术措施 防雷接地装置的安全技术措施 1) 在土壤电阻率低于20012·m区域的电杆可不另设防雷接地装置，但在配电室的架空进线或出线处应将绝缘子铁脚与配电室的接地装置相连接。 2) 施工现场内的起重机、井字架、龙门架等机械设备，以及钢脚手架和正在施工的在建工程等的金属结构，当在相邻建筑物、构筑物等设施的防雷装置接闪器的保护范围以外时，应按表16—7规定安装防雷装置。表16—7中地区年均雷暴日(d)i应按JGJ46~2005规范中附录A执行。 当最高机械设备上避雷针(接闪器)的保护范围能覆盖其他设备，且又最后退出现场，则其他设备可不设防雷装置。 确定防雷装置接闪器的保护范围可采用JGJ46-2005规范中附录B的滚球法。 3) 机械设备或设施的防雷引下线可利用该设备或设施的金属结构体，但应保证电气连接。 4) 机械设备上的避雷针(接闪器)长度应为1～2m。塔式起重机可不另设避雷针(接闪器)。 表16—7施工现场内机械设备及高架设施需安装防雷装置的规定 地区年平均暴日／d机械设备高度／m ≤15≥50 >15，<40≥32 ≥40，<90≥20 ≥90及雷害特别严重地区≥12 5) 安装避雷针(接闪器)的机械设备，所有固定的动力、控制、照明、信号及通信线路，．宜采用钢管敷设。钢管与该机械设备的金属结构体应做电气连接。 6) 施工现场内所有防雷装置的冲击接地电阻值不得大于30120。 7) 做防雷接地机械上的电气设备，所连接的PE线必须同时做重复接地，同一台机械电气设备的重复接地和机械的防雷接地可共用同一接地体，但接地电阻应符合重复接地电阻值的要求。 感谢您的阅读！
滚球法计算避雷针保护范围
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 ... 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。这就是滚球法。"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；我国目前正在实施的建筑防雷规范GB50057-94也采纳了"滚球法"。由立体几何的知识即可进行"滚球法"的计算。借助某些软件在计算机上可以使计算的过程及计算结果的表述变得更加简易。在本行业内大多数学者们的专著及文章中都对滚球法的计算机辅助计算有详细具体的说明。这里就不再复述。下面介绍本公司在实际工程中是如何运用滚球法的：由于使用避雷针做为接闪器时得到的保护范围，一般具有较好的轴对称性；而使用避雷带等其它接闪器时所得到的保护范围一般没有轴对称性，并且较为复杂，因此本文中只讨论以避雷针做为接闪器的情况。 首先规定以下几个条件： 1、滚球半径为R（根据GB50057-94可选30、45、60m）。 2、地面无论坡度θ多大均为绝对平面。 3、避雷针高度H指针尖竖直至地面的距离，针尖以下部分均视为接闪器。针杆均为竖直安装， 即避雷针与竖直轴重合。 一、常规单针 （θ=0， H=R） 这种情况的保护范围沿竖直轴具有完全轴对称性，任选一个通过竖直轴的轴线剖面如下图 滚球球心的运动轨迹为： L(直线)+A(圆弧)+L(直线) 注：A=π
避雷针安装规范
避雷针安装规范 建筑及房产信息2010-03-12 11:17:37 阅读239 评论0 字号：大中小 常用避雷针(这里仅指单针)保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法，为此，就“折线法”和“滚球法”的计算进行了初步的分析和探讨，得出：“折线法”的主要特点是设计直观，计算简便，节省投资，但建筑物高度大于20 m以上不适用；“滚球法”的主要特点是可以计算避雷针(带)与网格组合时的保护范围，但计算相对复杂，投资成本相对大。 在避雷针保护范围的计算方法中，“折线法”是比较成熟的方法。近几年来,国标中规定的“滚球法”也开始得到同行的认同，但在实际运用中，“滚球法”也碰到一些问题，特别是在计算天面避雷针保护范围的时候。因此有必要对电力系统常用的“折线法”和国标的“滚球法”进行比较分析，发现其中存在的问题。 1“折线法”避雷保护计算 “折线法”在电力系统又称“规程法”，即单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。L/ 620—997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准就规定了单支避雷针的保护范围，见图。 1.1避雷针在地面上保护半径的计算 计算避雷针在地面上的保护半径可用公式 式中：Rp——保护半径； h——避雷针的高度； P——高度影响因数。 其中，P的取值是：当h≤30 m，P＝1；当30 m 的h的纯数值；当h＞20 m时，只能取h=120 m。 1.2被保护物高度hp水平面上保护半径的计算 a)当hp≥0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径 式中：Rp——避雷针在hp水平面上的保护半径； hp——被保护物的高度； ha——避雷针的有效高度。 b)当hp＜0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径 2“滚球法”避雷保护计算 “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。我国建筑防雷规范G 50057—994(2000年版)也把“滚球法”强制作为计算避雷针保护范围的方法。滚球法是以hR为半径的一个球体沿需要防止击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器(包括被用作接闪器的金属物)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。滚球法确定接闪器保护范围应符合规范规定，见表。 应用滚球法，避雷针在地面上的保护半径的计算可见以下方法及图2。 a)避雷针高度h≤hR时的计算
避雷针的保护范围
再析避雷针的保护范围 中国科学院电工研究所马宏达 摘要本文讨论了避雷针的感应静电场控制原理，说明了避雷针应用的环境性，提出了对避雷针（接闪器）的选择和设计的几点建议。 关键词避雷针接闪器建筑物防雷 笔者在“避雷针保护范围的理论与实验”[1]一文中介绍了避雷针保护范围的主要历史资料，本文重要从物理学的角度，也就是从感应静电场控制的角度讨论这个问题。可供防雷工作者参考，如有谬误之处欢迎同行和读者批评指正。 1．避雷针是引雷针 1.1为避雷针正名 避雷针实际上是引雷针，它的保护作用是拦截闪电打在自己身上，从而使建筑物避免遭受直接雷击，它把雷电的能量沿着引下线安全地导入地中；它不能阻止雷电的行进，也不能消除雷电。现在只有中国和日本仍然使用“避雷针”这个名词；英国和美国都把它称为“导电针”；俄国称它为“接闪器”等等。由于我们祖先用的是象形文字系统，望文生义是我们的习惯，为了避免误解“避雷针”的保护原理，有人提出“要为避雷针正名”的建议。在防雷学科本科的教科书《高电压工程学》中，接受直接雷击的防雷装置称为接闪器，避雷针是接闪器的一种，是棒形的；接闪器的形式还包括：避雷带、避雷网和法拉第笼（金属箱体和罐体）等。 2.2击选择性原理 接闪器是按照雷击选择性原理设计的。雷电先导放电的路径服从于统计规律，在所有可能放电的方向中，最主要的方向决定于最大电场强度。雷雨云中的电荷积集到一定密度，首先从云中某处产生空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向是随机的，不受地面物体的影响。雷雨云下面的地面和地物受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各地物表面的电场强度增强。当下行先导流注发展到某种高度，即所谓雷电定位高度H1处时，大气电场开始被地物感应电场所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场
避雷针折线法与滚球法
避雷针保护范围的计算方法 目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同，大体上有如下几种计算方法： 1、折线法：即单一避雷针的保护范围为一折线圆锥体。 2、曲线法：即单支避雷针的保护范围为一曲线锥体。 3、直线法：是以避雷针的针尖为顶点作一俯角来确定，有爆炸危险的建筑物用45°角，对一般建筑物采用60°角，实质上保护范围为一直线圆锥体。 在避雷针保护范围的计算方法中，“折线法”是比较成熟的方法。近几年来,国标中规定的“滚球法”也开始得到同行的认同，但在实际运用中，“滚球法”也碰到一些问题，特别是在计算天面避雷针保护范围的时候。因此有必要对电力系统常用的“折线法”和国标的“滚球法”进行比较分析，发现其中存在的问题。 常用避雷针(这里仅指单针)保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法，为此，就“折线法”和“滚球法”的计算进行了初步的分析和探讨，得出：“折线法”的主要特点是设计直观，计算简便，节省投资，但建筑物高度大于20 m 以上不适用；“滚球法”的主要特点是可以计算避雷针(带)与网格组合时的保护范围，但计算相对复杂，投资成本相对大。 在避雷针保护范围的计算方法中，“折线法”是比较成熟的方法。近几年来,国标中规定的“滚球法”也开始得到同行的认同，但在实际运用中，“滚球法”也碰到一些问题，特别是在计算天面避雷针保护范围的时候。因此有必要对电力系统常用的“折线法”和国标的“滚球法”进行比较分析，发现其中存在的问题。1“折线法”避雷保护计算 “折线法”在电力系统又称“规程法”，即单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。L/ 620—997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准就规定了单支避雷针的保护范围，见图。 1.1避雷针在地面上保护半径的计算 计算避雷针在地面上的保护半径可用公式 式中：Rp——保护半径； h——避雷针的高度； P——高度影响因数。 其中，P的取值是：当h≤30 m，P＝1；当30 m 的h的纯数值；当h＞20 m时，只能取h=120 m。 1.2被保护物高度hp水平面上保护半径的计算 a)当hp≥0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径 式中：Rp——避雷针在hp水平面上的保护半径； hp——被保护物的高度； ha——避雷针的有效高度。