防雷接地滚球法(精制甲类)

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

滚球半径h r避雷网尺寸建筑物防雷等

级

30 10x10

第一级防雷建

筑物

45 15x15

第二级防雷建

筑物

60 20x20

第三级防雷建

筑物

(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。h

h x x

h r

B A

h r

X x’平面上保护范围的截图

1）当避雷针高度h≤h

时。

避雷针在h

高度的xx’平面上和在地面上的

保护半径，按式（2-11）和（2-12）确定

(2-11)

(2-12)

—避雷针在hx高度xx’的平面上的保式中 r

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

时，应按单支避雷针的方法确定；当时，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。

按式（2-13）计算在地面每侧的最小保护宽度b

(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

(2-14) 该保护范围上边线是以中心线距地面

的一点O’为圆心，以为半径所作的圆弧AB。

3）两针尖AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法计算：在任一保护范围高度和C 点处垂直平面上，以k：作为假想避雷针，按单支避雷针的方法确定，如图2－8中的1－1剖面所示确定BCO．AEO．BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同

确定XX’平面上保护范围截面的方法：以单支避雷针的保护半径为半径，以A、B为圆心作弧形与四边形AEBC相交、再以单支避雷针的

避雷针计算书

避雷针计算一．设计条件： 1.计算依据《钢结构设计规范》GB50017-2003 《变电站建筑结构设计技术规定》NDGJ96-92 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001（2006年版）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2008 《变电构架设计手册》 2．独立避雷针荷载计算：H=35m，第一段高度h1=7300mm,采用钢管Φ580/Φ490x10，平均直径Φ535，N=9.5 kN 第二段高度h2=7000mm,采用钢管Φ490/Φ390x8，平均直径Φ440，N=6 kN 第三段高度h3=7000mm,采用钢管Φ390/Φ290x7，平均直径Φ340，N=5 kN 第四段高度h4=7000mm,采用钢管Φ290/Φ190x6，平均直径Φ240，N=2.5 kN 第五段高度h5=2400mm,采用钢管Φ152x4，N=0.5 kN 第六段高度h6=1950mm,采用钢管Φ133x4，N=0.4 kN 第七段高度h7=1600mm,采用钢管Φ114x4，N=0.3 kN 第八段高度h5=1050mm,采用钢管Φ95x3，N=0.2 kN 按各段高度及外径求得加权平均外径为： D=（7300×535+7000×440+7000×340+7000×240+2400×152+1950×133+1600×114+1050×95）÷(7300+7000×3+2400+1950+1600+1050)=339mm（实际取用364mm偏于安全）风荷载计算：按《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）（2006版）查得ω0=0.60kN/m2，风荷载标准值：ωk=βz.μs.μz.ω0 风振系数：单钢管柱(h>8m),βz=2.0 风压高度变化系数μz：h=35m 查《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）表7.2.1（B类）插值得： μz=1.42+(1.56-1.42)×5÷(40-30)=1.49 风荷载体型系数μs：μzω0.d2=1.49×0.60×0.3642=0.118>0.015，取μs=+0.6 ωk=βz.μs.μz.ω0=2.0×0.6×1.49×0.60=1.073kN/m2

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。

避雷针计算方法

众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的）。避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h。式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx=（h-hx）p=hap； rx=（1.5h-2hx）p。式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha—避雷针的有效高度（米）；

p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。 h≤30米时，p=1。图1中顶角α称为避雷针的保护角．对于平原地区α取45°；对于山区，保护角缩小，α取37°。我们通过一个具体例子来计算单支避雷针的保护范围。一座烟囱高hx=29m，避雷针尖端高出烟囱1m。那么避雷针高度=30m, 避雷针在地面上的保护半径 r=1.5h=1.5×30=45（m），避雷针对烟囱顶部水平面的保护半径 rx=（h-hx）p=（30-29）×1=1（m）。随着所要求保护的范围增大。单支避雷针的高度要升高，但如果所要求保护的范围比较狭长（如长方形），就不宜用太高的单支避雷针，这时可以采用两支较矮的避雷针。两支等高避雷针的保护范围如图2所示。每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点O作一圆弧来确定。这个最低点O离地面的高度为式中h0——两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m）； h——避雷针的高度（m）； D——两避雷针之间的距离（m）； p——高度影响系数。两避雷针之间高度为hx水平面上保护范围的一侧的最小宽度 bx=1.5（h0—hx）．

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

滚球法防雷设计计算书

滚球法防雷设计计算书工程名: 计算者: 计算时间: 参考规范：《建筑物防雷设计规范》（2000年版）已知条件算法：滚球法避雷针编号1 针高：40.00米避雷针计算高度：40.00米被保护物的防雷等级要求：滚球半径60米被保护物的高度：15.00米计算过程和公式 r0 =√[h*(2hr -h)] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] =56.57(米) rx =√[h*(2hr -h)] - √[hx (2hr -hx )] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] - √[15.00 (2*60.00 -15.00 )] =16.88(米) 1-2 两针距离 D = 64.42 D1 = D/2 = 64.42/2 = 32.21(米) Bx =√[h(2*hr -h)-D1*D1] - √[hx(2*hr - hx)] =√[40.00(2*60.00 -40.00)-32.21*32.21] - √[15.00(2*60.00 - 15.00)] =6.82(米) 中心点最低高度h0 h0 =hr - √[(hr - h)*(hr - h) +D1*D1] =60.00 - √[(60.00 - 40.00)*(60.00 - 40.00) +32.21*32.21] =22.09(米) 计算结果避雷针在15.00米处的保护范围为16.88米已知条件算法：滚球法避雷针编号2 针高：40.00米避雷针计算高度：40.00米

被保护物的防雷等级要求：滚球半径60米被保护物的高度：15.00米计算过程和公式 r0 =√[h*(2hr -h)] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] =56.57(米) rx =√[h*(2hr -h)] - √[hx (2hr -hx )] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] - √[15.00 (2*60.00 -15.00 )] =16.88(米) 计算结果避雷针在15.00米处的保护范围为16.88米

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

避雷针保护范围计算公式

避雷针保护范围计公式 Rx=V H(2Hr-H)- V Hx(2Hr-Hx) Rd* H(2Hr-H) 其中： Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hr ---- 滚球半径M Hx――被保护物体高度M H -------- 避雷针的计算高度M Rd ------ 避雷针在地面上的保护半径M Rx=1.6Ha/(1+Hx/H) Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hx――被保护物体高度M H -------- 避雷针的计算高度M Ha=H-Hx ------- 避雷针的有效高度避雷针的保护范围众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。避雷针由接受器、接地引下线和接地体(接地极)三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。单支避雷针的保护范围如图 1 所示，它的具体计算通常采取下列方法(这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的)。避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h 。式中r 保护半径(米)；h 避雷针咼度(米)。在被保护物咼度hx水平面上的保护半径为

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

利用滚球法进行防雷设计的计算方法

利用滚球法进行防雷设计的计算方法摘要：“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。笔者阐述了利用滚球法进行防雷设计的设计步骤，并给出了r x、bx的计算公式。关键词：避雷针滚球法保护范围 1 前言 “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。国标GB50057—94《建筑物防雷设计规范》(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。利用滚球法进行防雷（两支避雷针及以上）设计时，需要确定的因素包括：防雷类别、避雷针在h x高度的保护半径r x值、避雷针在h x高度联合保护的最小保护宽度b x值。下面将对如何利用滚球法进行防雷设计做简单的阐述。 2 滚球半径h x的确定按GB50057—1994 建筑物防雷设计规范要求，不同类别的防雷建筑物的滚球半径，如表1所示。表1：不同类别的防雷建筑物的滚球半径 3 避雷针在h x高度的xx’平面上的保护半径r x的确定按GB50057—1994 建筑物防雷设计规范要求，避雷针在h x高度的xx’平面上的保护半径r x值为：（1）式中，r x—避雷针在h x高度的xx’平面上的保护半径（m）； hr—滚球半径（m）； h x—被保护物的高度（m）； h—避雷针的高度（m）。当hx=0时，由公式（1）可以得到避雷针在地面上的保护半径r o值为：

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。