接閃器保護(hù)范圍的計(jì)算方法
對(duì)于建筑物，接閃器的保護(hù)范圍按滾球法計(jì)算；對(duì)于電力裝置，接閃器的保護(hù)范圍按折線法計(jì)算。
（1） 滾球法 滾球法是設(shè)想一D直徑的球體沿地面 （或與大地接觸且能承受雷擊的導(dǎo)體） 由遠(yuǎn)及近向被保護(hù)設(shè)施滾動(dòng)。如該球體觸及接閃器或其引下線之后才能觸及被保護(hù)設(shè)施，則該球體觸及接閃器保護(hù)范圍之內(nèi)，球面線即保護(hù)范圍的輪廓線。滾球的半徑按防雷級(jí)別確定：第一類防雷建筑物、滾球半徑為 30m；第二類防雷建筑物，滾球半徑為 45m；第三類防雷建筑物，滾球半徑為 60m。
① 單支避雷針的保護(hù)范圍如圖1所示確定。保護(hù)范圍是一個(gè)圓錐體，先在距地面高度 hr 上作一條地面的平行線，再以避雷針針尖（h≤hr） 或從避雷針正下方 hr 高度點(diǎn) （h >
hr） 為圓心，以 hr為半徑作圓弧與避雷針和地面相接，弧線以下即單支避雷針的保護(hù)范圍。在 hx 高度上和地面上的保護(hù)半徑為
式中 rx———在 hx 高度上和地面上的保護(hù)半徑，m；
h———避雷針高度，m；
hr———滾球半徑，m；
hx———被保護(hù)物高度，m。
h—避雷針高度；hr—滾球半徑；hx—被保護(hù)物高度；
在 hx 高度上和地面上的保護(hù)半徑；1—在 xx′平面上保護(hù)范圍的截面
兩支等高避雷針的保護(hù)范圍如圖2所示確定。當(dāng)
時(shí)，分別按兩支單針計(jì)算其保護(hù)范圍；當(dāng)
時(shí)，按以下方法計(jì)算其保護(hù)范圍。
1—aob 軸線的保護(hù)范圍；2—地面上保護(hù)范圍的截面；
3—xx′平面上保護(hù)范圍的截面；d—兩避雷針之間的水平距離
·acbe 外側(cè)保護(hù)范圍按單支避雷針計(jì)算。
·a、b 連線垂直面上的保護(hù)高度線為圓心（o′） 高度hr、半徑
的居中圓弧，弧線高度為
式中 hx———弧線高度，m；
hr———滾球半徑，m；
h———避雷針高度，m；
d———兩避雷針之間的水平距離，m；
x———距兩針中心點(diǎn)的水平距離，m。地面上每側(cè)Z小保護(hù)寬度為
acbe 范圍內(nèi)，圓弧兩側(cè)的保護(hù)范圍是將弧線頂點(diǎn)作為假想單支避雷針針尖按滾球法確定，如圖2中 1—1 剖面所示。
hx 高度地面平行平面上保護(hù)范圍的確定：以 a、b 為圓心，以單支避雷針的保護(hù)半徑 rx 為半徑作弧度與四邊形 acbe相交，再以 c、e 為圓心，以單支避雷針的（r0- rx） 為半徑
作弧線與上一弧線相交，四條弧線限定的范圍即平面上的保護(hù)范圍。
③ 兩支不等高避雷針的保護(hù)范圍如圖3所示確定。圖中 h1 和 h2 分別為兩支避雷針高度，當(dāng) d≥［ h1（2hr-h1）］-0.5+［ h2（2hr-h2）］-0.5時(shí)，分別按兩支單針計(jì)算其保護(hù)范圍；當(dāng)d<［ h1（2hr-h1）］-0.5+［ h2（2hr-h2）］-0.5時(shí)，按以下方法計(jì)算其保護(hù)范圍。
acbe 外側(cè)保護(hù)范圍按單支避雷針計(jì)算。a、b 連線垂直面上的保護(hù)高度線為圓心（o′） 高度hr、半徑 ［（hr-h1）2+d 12］-0.5的居中圓弧 ce 線的位置按下式計(jì)算，即
圓弧線高度為
式中 x———距 o′點(diǎn)的水平距離，m。
圖3 用滾球法計(jì)算兩支不等高避雷針的保護(hù)范圍
1—aob 軸線的保護(hù)范圍；2—地面上保護(hù)范圍的截面；
3—xx′平面上保護(hù)范圍的截面
地面上每側(cè)Z小保護(hù)寬度為
·acbe 范圍內(nèi)，圓弧兩側(cè)的保護(hù)范圍是將弧線頂點(diǎn)作為假想單支避雷針針尖按滾球法確定，如圖 3中 1—1 剖面所示。
·hx 高度地面平行平面上保護(hù)范圍按兩支等高避雷針的方法確定。
④ 矩形布置的四支等高避雷針的保護(hù)范圍如圖4所示確定。當(dāng)
時(shí)，分別按雙支等高避雷針計(jì)算其保護(hù)范圍；當(dāng)
時(shí)，按以下方法計(jì)算其保護(hù)范圍。
圖4 用滾球法計(jì)算矩形布置的四支等高避雷針的保護(hù)范圍
1—yy′平面上保護(hù)范圍的截面；2—地面上保護(hù)范圍的截面
·四支針外側(cè)保護(hù)范圍按兩支等高避雷針的方法確定。
·b、e 兩針連線上的保護(hù)范圍如圖4中 1—1剖面，其外側(cè)保護(hù)范圍按單支避雷針確定，其內(nèi)側(cè)保護(hù)范圍按兩針之間的圓弧確定。該圓弧是先以兩針針尖為圓心，以 hr 為半徑作弧相交于 o 點(diǎn)，再以 o 點(diǎn)為圓心，以 hr 為半徑繪制的，圓弧Z低點(diǎn)的高度為
圖4中 2—2剖面上的保護(hù)范圍按以下方法確定：圓心位于中央，圓心高度為 hr+h0，圓弧半徑為 hr，圓弧Z低點(diǎn)為 h0，該圓弧與 a和 e、b 和 c 兩支等高避雷針外側(cè)保護(hù)范圍的向上延長(zhǎng)線相交于 f、h 點(diǎn)，弧線下面的范圍即這兩個(gè)斷面上的保護(hù)范圍。f 點(diǎn)和 h 點(diǎn)高度符合以下兩式要求，即
⑤ 單條避雷線的保護(hù)范圍如圖5所示確定。避雷線的高度 h應(yīng)取Z低弧垂點(diǎn)的高度，無(wú)法確定弧垂點(diǎn)時(shí)，支柱間距離 120m 以下者可取弧垂為 2m；支柱間距離 120 ～ 150m 者可取弧垂為 3m。當(dāng) h≥2hr時(shí)，單支避雷線無(wú)保護(hù)范圍；當(dāng) h <2hr時(shí)，保護(hù)范圍按以下步驟確定。
先在距地面高度 hr 上作一條地面的平行線，再以避雷線為圓心，以 hr為半徑作弧線與該水平線相交 a、b 兩點(diǎn)，再以 a、b 兩點(diǎn)為圓心，以 hr 為半徑作圓弧相交 （或相切） 并
與地面相切，弧線以下即單條避雷線的保護(hù)范圍。
當(dāng) h > hr 時(shí)，保護(hù)范圍Z高點(diǎn)的高度 h0 按下式計(jì)算，即
h0=2hr-h
在 hx 高度上的保護(hù)寬度 bx 按下式計(jì)算，即
避雷線兩端的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法確定。
圖6 用滾球法計(jì)算單條避雷線的保護(hù)范圍
⑥ 兩條等高避雷線的保護(hù)范圍如圖6所示確定。圖中 d為兩避雷針之間的水平距離。
當(dāng)
時(shí)，分別按單條避雷線計(jì)算其保護(hù)范圍；當(dāng) h≤hr、且
時(shí)，按以下方法計(jì)算其保護(hù)范圍。
·兩線外側(cè)保護(hù)范圍按單條避雷線確定。
·兩線內(nèi)側(cè)按半徑為 hr，連接 a、b 兩點(diǎn)的圓弧確定，圓弧Z低點(diǎn)高度 h0 按下式計(jì)算，即
避雷線兩端的保護(hù)范圍按兩支等高避雷針確定，如圖6（a） 中 1—1剖面，圖中 h′0為兩支等高避雷針保護(hù)范圍Z低點(diǎn)的高度；h0 線內(nèi)移距離 x可按下式計(jì)算，即
當(dāng) 2hr>h >hr、且
時(shí)，按以下方法計(jì)算其保護(hù)范圍。
·兩線外側(cè)保護(hù)范圍按圓心高度和半徑均為 hr，經(jīng)過(guò) a點(diǎn)或 b 點(diǎn)的圓弧確定，Z小保護(hù)寬度 bmin按下式計(jì)算，即
·
兩線內(nèi)側(cè)按半徑為 hr，連接 a、b 兩點(diǎn)的圓弧確定，圓弧Z低點(diǎn)高度 h0 按下式計(jì)算，即
避雷線兩端的保護(hù)范圍按兩支等高避雷針確定，如圖6（b） 中 1—1剖面，圖中 h′0為兩支等高避雷針保護(hù)范圍Z低點(diǎn)的高度，h0 線內(nèi)移距離 x可按下式計(jì)算，即
（2） 折線法 將接閃器的保護(hù)范圍視為折線圓錐形。 單支避雷針的保護(hù)范圍如圖7所示確定。設(shè)避雷針高度為 h，以避雷針頂點(diǎn)為軸向下作 45°斜線，構(gòu)成錐形保護(hù)空間的上部；從斜線上距地面 h/2處，作大于 45°斜線與距針角 1.5h地面處相交，構(gòu)成圓錐形保護(hù)空間的下半部。因此，其整體構(gòu)成折線圓錐形。地面上的保護(hù)半徑按下式確定，即
r=1.5h
式中 r———保護(hù)半徑，m；
h———避雷針高度，m。
被保護(hù)物高度為 hx，水平面的保護(hù)半徑為 rx。
當(dāng) hx≥h/2時(shí) rx=（h -hx）p=hep
當(dāng) hx<h/2時(shí) rx=（1.5h -2hx）p
式中 hx———被保護(hù)物高度，m；
rx———在 hx 高度的水平面上的保護(hù)半徑，m；
p———高度影響系數(shù)，考慮當(dāng)針太高時(shí)，保護(hù)半徑不成
正比增大的系數(shù)，當(dāng) h≤30m 時(shí)，p =1；
當(dāng) h >30m 時(shí)，；當(dāng) h >120m 時(shí)，p=0.5；
he———避雷針有效高度，m。
圖7 用折線法計(jì)算單支避雷針的保護(hù)范圍
h—避雷針高度；hx—被保護(hù)物高度；rx—避雷針在 hx 高度的水平面上的保護(hù)半徑；1—在地面上的保護(hù)范圍；2—在 xx′平面上的保護(hù)范圍
② 兩支等高避雷針的保護(hù)范圍如圖8所示確定。當(dāng)需要保護(hù)的范圍較大時(shí)，用一支高避雷針保護(hù)往往不如用兩支比較低的避雷針保護(hù)有效，由于兩針之間受到了良好的屏蔽作用，除受雷擊的可能極少外，更便于施工且經(jīng)濟(jì)效果好。
兩針外側(cè)保護(hù)范圍按單支避雷針的保護(hù)范圍確定。
兩針之間的保護(hù)范圍按連接兩針的頂點(diǎn)及中點(diǎn) o 的圓弧確定，并按下式計(jì)算，即
h0=h –d/7p
式中 h0———兩針間保護(hù)范圍上部邊緣Z低點(diǎn)的高度，m；
d———兩針間的距離，m；
p———高度影響系數(shù)。
兩針在 hx 水平面上的保護(hù)范圍如圖8所示，在其保護(hù)范圍一側(cè)的Z小寬度為
bx=1.5（h0-hx）
當(dāng) d =7hp時(shí)，h0= 0，即兩針之間不能構(gòu)成聯(lián)合保護(hù)網(wǎng)，兩針之間距離與針高之比（d/h） 不宜大于 5。
以上介紹的是適用于平原的頂端保護(hù)角為 45°的折線保護(hù)范圍方法。此外，還有適用于山區(qū)的頂端保護(hù)角為 37°的避雷針、兩支不等高避雷針、三支避雷針、四支避雷針等，其保護(hù)范圍及計(jì)算方法可參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。
③ 單條避雷線的保護(hù)范圍如圖9所示確定。避雷線向下作與鉛垂面成 20°～ 30°（保護(hù)角，現(xiàn)取 25°） 的斜面構(gòu)成保護(hù)空間的上部，在 h/2 處轉(zhuǎn)折，其他如圖9所示。保護(hù)空間也可以用下式表達(dá)，即
當(dāng) hx≥h/2時(shí) rx=0.47（h -hx）p當(dāng) hx<h/2時(shí) rx=（h -1.53hx）p
式中 h
x———被保護(hù)物的高度，m；
h———避雷線Z大弧垂點(diǎn)的高度，m；
rx———避雷線在 hx 水平面上的保護(hù)范圍，m；
p———高度影響系數(shù)。
④ 兩條等高平行避雷線的保護(hù)范圍如圖10
圖8 用折線法計(jì)算單條避雷線的保護(hù)范圍
圖10 用折線法計(jì)算兩條等高平行避雷線的保護(hù)范圍
兩條避雷線外側(cè)保護(hù)范圍按單條避雷線保護(hù)范圍計(jì)算確定。
兩條避雷線內(nèi)側(cè)保護(hù)范圍由通過(guò)兩避雷線頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣Z低點(diǎn) o 的圓弧確定，o 點(diǎn)高度可按下式計(jì)算，即
式中 h
0———兩條避雷線間保護(hù)范圍邊緣Z低點(diǎn)的高度，m；
h———避雷線高度，m；
d———兩條避雷線間的距離，m；
p———高度影響系數(shù)。
兩條避雷線端部保護(hù)范圍可按兩支等效避雷針確定，等效避雷針的高度可近似取避雷線懸點(diǎn)高度的 8% 。
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