接闪器保护范围.ppt

1、,第三章 接闪器及保护范围的计算,在GB5005794中：避雷针、避雷带(线)、避雷网是直接接受雷击的，统称为接闪器。,3.1 避雷针,3.1.1 工作原理与结构,1、避雷针工作原理：由于雷云中向下先导趋向地面，同时使地面物体中电晕放电所引起的电离加剧，从而在某些地面物体上产生一个向上的先导，安装在比其它物体高得多的避雷针正是利用自身产生的向上先导来改变雷云向下先导的走向，将落雷点引到自己身上，达到保护比它矮的物体不易遭受雷击。,2、避雷针结构：由接闪器、引下线与接地装置组成。,1）接闪器：一般采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。,长度在1.5米以上时，圆钢直径不得小于10mm；钢管直径不得小于2

2、0mm，管壁厚度不得小于2.75mm。在有污染或腐蚀性较强的场所，这些尺寸应适当加大或采取其他的防腐措施，如用铜或不锈钢制作。,为了保证其可靠的泄流能力与安全性，其直径不应小于表所示数值,长度超过3m时，需要用几节不同直径的钢管组合起来（如图）。,引下线,长度与组合节数尺寸关系,2）引下线（接地线）：将接闪器或金属设备与接地装置连接起来。在正常情况下不载流。雷击时，将雷电流传送到接地装置去。一般采用圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢。采用圆钢，直径不得小于8mm。若采用扁钢，厚度不得小于4mm，截面积不得小于48mm（即 4 12mm）。,走线要求：一般沿外墙，最短路径接地；多引下线应作等电位连接；在

3、离地面1.8米以内设置断接卡；避开人容易碰撞的地方；在有污染或腐蚀性较强的场所，应采取防腐措施。,特殊情况暗敷应加大引下线尺寸，截面积不得小于80mm。,3）接地装置：埋设在地中直接与大地接触作散流的金属导体。若接地体采用垂直埋设，一般宜用角钢、钢管或圆钢等。若采用水平埋设时，一般采用扁钢或圆钢。接地电阻一般要求小于10，对土壤电阻率较高的地区，可以酌情放宽一些，但要求小于30。,接地技术从富兰克林现在仍然是防雷工作的重要内容。具体见第四章避雷接地。,3.1.2 保护范围,1、相关术语,1）绕击率：指某一物体处在避雷针的保护范围内，由于雷电的路径受很多偶然因素影响，该物体仍有可能受到雷击，将雷

4、击的概率称为绕击率。,2）滚球法：一种几何模拟法，其滚球半径按我国防雷规范标准有30m、45m、60m三个规定值（见表），当球体同时触及到接闪器（或作接闪器的金属物）和地面（或能承受雷击的金属物）的情况下，未触及的部分，即规定为绕击率为0.1%时，接闪器的保护范围。,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。,1、单支避雷针的保护范围的确定,3.2 单支避雷针的保护范围,（1）距地面处作一平行于地面的

5、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。以此弧线绕中心轴旋转在地面上形成的锥体就是保护范围。,当避雷针的高度hhr（滚球半径）时，保护范围：,单支避雷针的保护范围剖面立体图,2、单支避雷针的保护范围的计算,1）,既保护范围为一母线为圆弧的圆锥体（见图）。,避雷针在地平面上保护半径,若避雷针的高度为8m，代入公式得：,2）,在避雷针上取高度为hr的一点代替单根避雷针的针尖，即等效高度为hr的单根避雷针来分析。,例3.1：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

6、地高度分别为45和8m。,解：若避雷针的高度为45m，代入公式得避雷针在地面上的保护半径为45m；,=25.6(m),例题3.2设一圆柱体二类防雷建筑，高4米，直径5米，在距离建筑物3米处设一避雷针，求避雷针的高度。解：1）、确定滚球半径和避雷针高度小于hr。二类防雷建筑的滚球半径为45米，先假定避雷针高度20米，小于滚球半径。2）、距地面45米处作一平行与地面的平行线。3）、以针尖为圆心，45米为半径，作弧线交于平行线的A、B两点,rx=-=-=18.87米 8米ro=37.42米,4）、以A、B为圆心，45米为半径作弧线，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

7、围是个对称的锥体。5）、避雷针在hx高度的xx平面上和在地面上的保护半径，按下列计算式确定：,6）、直接计算,a,7）、用公式,题3.1 在30米高建筑物顶上(20m50m)架设通讯天线，设天线高4米，直径4米，假定建筑物本身已经达到防雷要求，试按二类防雷建筑确定保护通讯天线的避雷针。,3.3 多支避雷针的保护范围,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。,3.3.1 双支等高避雷针的保护范围,1、保护范围的确定,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

8、）：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：（3-3-1）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：（3-3-2）,2、双支等高避雷针的保护范围的计算,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）。,双支等高避雷针保护范围脊线的计算简图,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。,双支等高避雷针在hx高度的保护范围

9、（在D小于 时,hx高度的保护范围的情况）,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：1、当D 时，应各按单支避雷针所规定的方法确定；2、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（3-3-3）2）在地面上每侧的最小保护宽度b0按下式计算（3-3-4）,3.3.2 双支不等高避雷针的保护范围,3）在AOB轴线上，A、B间保护范围上边线按下式确定：（3-3-5）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为圆心，以 为半径所作的圆弧AB。,4）ACO部分的

10、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）。,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、HO按下列方法确定；由图可知：R=,双支等高避雷针保护范围的计算简图,R=,DD1=D1=将R代入，可得：D1=整理后得：D1=,1、矩形布置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 时，应各按双支等高避雷针的方法确定；2、当D3 时，应按下列方法确定：(1)四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方

11、法确定；,3.3.3 矩形布置四支等高避雷针的保护范围,(2)B、E 避雷针连线上的保护范围(见1-1剖面)，外侧部分按单支避雷针的方法确定。两针的保护范围按以下方法确定：以B、E两针针尖为圆心、hr为半径作弧相交于O点，以O点为圆心、hr为半径作圆弧，与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围。保护范围最低点的高度ho按下式计算：（3-3-6）,(3)2-2剖面的保护范围，以P点的垂直线上的O点（距地面高度为（hr+ho）为圆心，hr为半径作圆弧与B、C和A、E双支避雷针所作出在剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。F点（H点与此类同）的位置及高度可按下列计算式确定：（3-3-7）（3-3-8

12、）,(4)3-3剖面的保护范围的方法与2-2剖面部分的相同。,采用滚球法计算保护范围设计示例,为了保护屋面上中央空调设备可在14、15与G、H轴线交叉处设置避雷针，此时可按照矩形布置四支等高避雷针保护范围计算D1=18.3m；D2=8m；D3=19.97m；h0=19.5m。,综合教学大楼屋顶设备局部平面图,求避雷针的高度：根据公式：h=h0+hr-=19.5+45-=20.62m 放置中央空调室外设备的屋面标高为18.000m，女儿墙高度为19.100m，因此，可在14、15与G、H轴线交叉处女儿墙上安装1.8m的避雷针四根对中央空调室外设备进行保护，此时针顶标高为20.900m。,接闪器的

13、布置是在屋面装设在建筑物上的避雷网（带）、避雷针及金属屋面混合组成接闪器，屋面避雷网网格不大于10m10m；突出屋面的金属物体应和屋面防雷装置相连，在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装置相连。,当避雷线的高度h 2hr时，无保护范围；当避雷线的高度h 2hr时，应按下列方法确定。1)距地面hr处作一平行于地面的平行线；2)以避雷线为圆心，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，该两弧线相交或相切并与地面相切。从该弧线起到地面止就是保护范围；4)当h小于2hr且大于hr时，保护范围最高点的高度h0按下式计算：h0=2hrh（3-4

14、-1）,3.4.1 单根避雷线的保护范围,3.4 避雷线的保护范围,5)避雷线在hx高度的x-x平面上的保护宽度，按下式计算：（3-4-2）式中：bx 避雷线在hx高度的xx平面上的保护宽度（m）；h 避雷线的高度（m）；hr 滚球半径，按各类防雷建筑确定（m）；hx 被保护物的高度（m）。,单根架空避雷线的保护范围,两根等高避雷线的保护范围按单支避雷针的方法确定。1、避雷线高度hhr时：当D，各按单根避雷线的方法计算；当D，按下列方法确定：1）两根避雷线的外侧，按单根避雷线的方法确定；2）两根避雷线之间的保护范围按以下方法确定：以A、B两避雷线为圆心，hr为半径作圆弧交于O点，以O点为圆心、

15、hr为半径作圆弧交于A、B点；3）两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算：（3-4-3）,3.4.2 两根等高避雷线的保护范围,两根等高避雷线在hhr时的保护范围 4）避雷线两端的保护范围按双支避雷针的方法确定，但在中心上h0线的内移位置按以下方法确定（图11剖面）：以双支避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度作为假想避雷针，将其保护范围的延长弧线与h0线交于E点。内移位置的距离x也可按下式计算：（3-4-4）式中：b0 按式（3-3-4）确定。,2、避雷线高度h小于2hr且大于hr，而且避雷线之间的距离D小于2hr且大于 的情况下，按下列方法确定。1）距地面hr处作一与地面平行的线；

16、2）以避雷线A、B为圆心，hr为半径作弧线相交于O点并与平行线相交或相切于C、E点；3）以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点；4）以C、E为圆心、hr为半径作弧线交于A、B并与地面相切；5）两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算：（3-4-5）,6）最小保护宽度bm位于hr高处，其值按下式计算：（3-4-6）,两根等高避雷线在高度hr h 2hr时的保护范围,7）避雷线两端的保护范围按双支高度hr的避雷针确定，但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定（图11剖面）：以双支高度hr的避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度 作为假想避雷针，将其保护范围的延长弧线与h0线交于F 点。内移位置的距离 x 也可按下式计算：（3-4-7）,两根等高避雷线在高度小于hr时的保护范围立体图,某厂准备利用一场地做露天草库，草库占地面积为100m120m，草库设计堆高为14米，请进行该草库的防雷设计。解题：按照规范3.5.5条规定：粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场，宜采用防直击雷的措施，当其年计算雷击次数大于或等于0.06时,宜采用独立避雷针或架空避雷线防直击雷。独立避雷针和架空避雷线保护范