利用滾球法進行防雷設(shè)計的計算方法.doc

利用滾球法進行防雷設(shè)計的計算方法摘要：“滾球法”是國際電工委員會(IEC)推薦的接閃器保護范圍計算方法之一。筆者闡述了利用滾球法進行防雷設(shè)計的設(shè)計步驟，并給出了rx、bx的計算公式。關(guān)鍵詞：避雷針 滾球法 保護范圍1 前言“滾球法”是國際電工委員會(IEC)推薦的接閃器保護范圍計算方法之一。國標GB5005794建筑物防雷設(shè)計規(guī)范(2000年版)也把“滾球法”強制作為計算避雷針保護范圍的方法。滾球法是以hr為半徑的一個球體沿需要防止擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器(包括被用作接閃器的金屬物)或只觸及接閃器和地面(包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物)，而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護。利用滾球法進行防雷（兩支避雷針及以上）設(shè)計時，需要確定的因素包括：防雷類別、避雷針在hx高度的保護半徑rx值、避雷針在hx高度聯(lián)合保護的最小保護寬度bx值。下面將對如何利用滾球法進行防雷設(shè)計做簡單的闡述。2 滾球半徑hx的確定按GB500571994 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范要求，不同類別的防雷建筑物的滾球半徑，如表1所示。 表1：不同類別的防雷建筑物的滾球半徑建筑物防雷類別滾球半徑hr（m）第一類防雷建筑物30第二類防雷建筑物45第三類防雷建筑物603 避雷針在hx高度的xx平面上的保護半徑rx的確定按GB500571994 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范要求，避雷針在hx高度的xx平面上的保護半徑rx值為： （1）式中， rx避雷針在hx高度的xx平面上的保護半徑（m）； hr滾球半徑（m）； hx被保護物的高度（m）； h避雷針的高度（m）。當hx=0時，由公式（1）可以得到避雷針在地面上的保護半徑ro值為： （2）式中，ro避雷針在地面上的保護半徑（m）。4 避雷針在hx高度聯(lián)合保護的最小保護寬度bx值的確定在防雷設(shè)計中，我們不僅需要在圖中標注出h值、rx值、D值；而且還要標注出bx值。但在工業(yè)與民用配電手冊和建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB500571994(2000年版)中，只給出了rx的計算公式，沒有給出bx值的計算公式，下面將對bx的公式進行推導(dǎo)：4.1 雙支等高避雷針聯(lián)合保護范圍的做法通過設(shè)計及個人總結(jié)，筆者總結(jié)出了雙支等高避雷針聯(lián)合保護范圍的做法：（1）分別以A、B為圓心，r0為半徑，做圓弧，兩圓弧交于點O、O；（2）分別以O(shè)、O為圓心, 以r0- rx為半徑做圓，與圓A、圓B切于點C、D、E、F；（3）則封閉圓弧CDEFC為雙支避雷針在hx高度的xx平面上的聯(lián)合保護范圍（如圖1）。 圖14.2 雙支等高避雷針在hx高度聯(lián)合保護的最小保護寬度bx值公式的推導(dǎo)（1）由圖1 可以計算出，當時，雙支避雷針在hx高度聯(lián)合保護的最小保護寬度bx值為： （3）即： （4）式中，D雙支等高避雷針的距離（m）； bx雙支等高避雷針在hx高度聯(lián)合保護的最小保護寬度（m）。（2）當時，雙支等高避雷針的保護范圍為各自單針的保護范圍，此時兩根針沒有聯(lián)合保護范圍，如圖2所示。 圖2（3）當D2rx時，雙支等高避雷針的聯(lián)合保護范圍為兩根針各自保護范圍的交集，如圖3所示。 圖35 工程應(yīng)用： 在工程設(shè)計中，我們經(jīng)常設(shè)置幾支等高的避雷針來進行防雷保護。所以，利用上面的方法就可以繪出完整的防雷保護設(shè)計圖。下面舉例進行說明：滴西10井區(qū)氣田地面建設(shè)工程 集氣處理站分離換熱區(qū)為一級防雷，滾球半徑為30m，裝置區(qū)的防雷保護高度為5.0m。本裝置區(qū)設(shè)置了三座25.0m（基礎(chǔ)高度0.2m）高的避雷針進行防雷保護。（1）利用公式1可以求得避雷針在5.0m高度的保護半徑rx值為：（2）利用公式2可以求得地面保護半徑ro的值為： （3）1#避雷針與2#避雷針在5.0m高度聯(lián)合保護的最小寬度b12值為：由于兩針間的距離D12為47.9m，由公式3可以求得b12為：同理可以求得：b23=8.6m，b23=6.1m。（4）利用上面的方法及計算數(shù)據(jù)，3支25.0m高的避雷針在5.0m高度保護范圍如圖4所示：圖4 3支25.0m高的避雷針在5.0m高度保護范圍6 結(jié)束語隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的日益發(fā)展，雷電造成的災(zāi)害越來越嚴重，各行業(yè)遭受雷電災(zāi)害的頻率越來越高，經(jīng)濟損失也逐年加重，尤其是城市高層建（構(gòu)）筑物、易燃易爆場所、計算機及其場地等極容易遭受雷電襲擊。人們也在不斷地增強防雷電意識，越來越重視加強雷電的防護，防雷設(shè)計的重要性日益凸現(xiàn)。通過上述方法，可以準確地計算出防雷的保護范圍，有效地保護設(shè)備和避免人員傷亡。參考文獻1 工業(yè)與