接闪器保护范围的计算方法

接闪器保护范围的计算方法对于建筑物，接闪器的爱护范围按滚球法计算；对于电力装置，接闪器的爱护范围按折线法计算。

（1）滚球法滚球法是设想肯定直径的球体沿地面（或与大地接触且能承受雷击的导体）由远及近向被爱护设施滚动。如该球体触及接闪器或其引下线之后才能触及被爱护设施，则该球体触及接闪器爱护范围之内，球面线即爱护范围的轮廓线。滚球的半径按防雷级别确定：第一类防雷建筑物、滚球半径为30m；其次类防雷建筑物，滚球半径为45m；第三类防雷建筑物，滚球半径为60m。

①单支避雷针的爱护范围如图1所示确定。爱护范围是一个圆锥体，先在距地面高度hr上作一条地面的平行线，再以避雷针针尖（h≤hr）或从避雷针正下方hr高度点（h

hr）为圆心，以hr为半径作圆弧与避雷针和地面相接，弧线以下即单支避雷针的爱护范围。在hx高度上和地面上的爱护半径为

式中rx———在hx高度上和地面上的爱护半径，m；

h———避雷针高度，m；

hr———滚球半径，m；

hx———被爱护物高度，m。

h—避雷针高度；hr—滚球半径；hx—被爱护物高度；

在hx高度上和地面上的爱护半径；1—在xx′平面上爱护范围的截面

两支等高避雷针的爱护范围如图2所示确定。当时，分别按两支单针计算其爱护范围；当时，按以下方法计算其爱护范围。

1—AOB轴线的爱护范围；2—地面上爱护范围的截面；

3—xx′平面上爱护范围的截面；d—两避雷针之间的水平距离

·ACBE外侧爱护范围按单支避雷针计算。

·A、B连线垂直面上的爱护高度线为圆心（O′）高度hr、半径的居中圆弧，弧线高度为式中hx———弧线高度，m；

hr———滚球半径，m；

h———避雷针高度，m；

d———两避雷针之间的水平距离，m；

x———距两针中心点的水平距离，m。地面上每侧最小爱护宽度为

ACBE范围内，圆弧两侧的爱护范围是将弧线顶点作为假想单支避雷针针尖按滚球法确定，如图2中1—1剖面所示。

hx高度地面平行平面上爱护范围的确定：以A、B为圆心，以单支避雷针的爱护半径rx为半径作弧度与四边形ACBE相交，再以C、E为圆心，以单支避雷针的（r0-rx）为半径

作弧线与上一弧线相交，四条弧线限定的范围即平面上的爱护范围。

③两支不等高避雷针的爱护范围如图3所示确定。图中h1和h2分别为两支避雷针高度，当d≥［h1（2hr-h1）］-0.5+［h2（2hr-h2）］-0.5时，分别按两支单针计算其爱护范围；当d［h1（2hr-h1）］-0.5+［h2（2hr-h2）］-0.5时，按以下方法计算其爱护范围。

ACBE外侧爱护范围按单支避雷针计算。A、B连线垂直面上的爱护高度线为圆心（O′）高度hr、半径［（hr-h1）2+d12］-0.5的居中圆弧CE线的位置按下式计算，即

圆弧线高度为

式中x———距O′点的水平距离，m。

图3用滚球法计算两支不等高避雷针的爱护范围

1—AOB轴线的爱护范围；2—地面上爱护范围的截面；

3—xx′平面上爱护范围的截面

地面上每侧最小爱护宽度为

·ACBE范围内，圆弧两侧的爱护范围是将弧线顶点作为假想单支避雷针针尖按滚球法确定，如图3中1—1剖面所示。

·hx高度地面平行平面上爱护范围按两支等高避雷针的方法确定。

④矩形布置的四支等高避雷针的爱护范围如图4所示确定。当时，分别按双支等高避雷针计算其爱护范围；当时，按以下方法计算其爱护范围。

图4用滚球法计算矩形布置的四支等高避雷针的爱护范围

1—yy′平面上爱护范围的截面；2—地面上爱护范围的截面

·四支针外侧爱护范围按两支等高避雷针的方法确定。

·B、E两针连线上的爱护范围如图4中1—1剖面，其外侧爱护范围按单支避雷针确定，其内侧爱护范围按两针之间的圆弧确定。该圆弧是先以两针针尖为圆心，以hr为半径作弧相交于O点，再以O点为圆心，以hr为半径绘制的，圆弧最低点的高度为

图4中2—2剖面上的爱护范围按以下方法确定：圆心位于中心，圆心高度为hr+h0，圆弧半径为hr，圆弧最低点为h0，该圆弧与A和E、B和C两支等高避雷针外侧爱护范围的向上延长线相交于F、H点，弧线下面的范围即这两个断面上的爱护范围。F点和H点高度符合以下两式要求，即

⑤单条避雷线的爱护范围如图5所示确定。避雷线的高度h应取最低弧垂点的高度，无法确定弧垂点时，支柱间距离120m以下者可取弧垂为2m；支柱间距离120～150m者可取弧垂为3m。当h≥2hr时，单支避雷线无爱护范围；当h2hr时，爱护范围按以下步骤确定。

先在距地面高度hr上作一条地面的平行线，再以避雷线为圆心，以hr为半径作弧线与该水平线相交A、B两点，再以A、B两点为圆心，以hr为半径作圆弧相交（或相切）并

与地面相切，弧线以下即单条避雷线的爱护范围。

当hhr时，爱护范围最高点的高度h0按下式计算，即

h0=2hr-h

在hx高度上的爱护宽度bx按下式计算，即

避雷线两端的爱护范围按单支避雷针的方法确定。

图6用滚球法计算单条避雷线的爱护范围

⑥两条等高避雷线的爱护范围如图6所示确定。图中d为两避雷针之间的水平距离。

当时，分别按单条避雷线计算其爱护范围；当h≤hr、且时，按以下方法计算其爱护范围。

·两线外侧爱护范围按单条避雷线确定。

·两线内侧按半径为hr，连接A、B两点的圆弧确定，圆弧最低点高度h0按下式计算，即

避雷线两端的爱护范围按两支等高避雷针确定，如图6（a）中1—1剖面，图中h′0为两支等高避雷针爱护范围最低点的高度；h0线内移距离x可按下式计算，即

当2hrhhr、且时，按以下方法计算其爱护范围。

·两线外侧爱护范围按圆心高度和半径均为hr，经过A点或B点的圆弧确定，最小爱护宽度bmin按下式计算，即

·

两线内侧按半径为hr，连接A、B两点的圆弧确定，圆弧最低点高度h0按下式计算，即

避雷线两端的爱护范围按两支等高避雷针确定，如图6（b）中1—1剖面，图中h′0为两支等高避雷针爱护范围最低点的高度，h0线内移距离x可按下式计算，即

（2）折线法将接闪器的爱护范围视为折线圆锥形。单支避雷针的爱护范围如图7所示确定。设避雷针高度为h，以避雷针顶点为轴向下作45°斜线，构成锥形爱护空间的上部；从斜线上距地面h/2处，作大于45°斜线与距针角1.5h地面处相交，构成圆锥形爱护空间的下半部。因此，其整体构成折线圆锥形。地面上的爱护半径按下式确定，即

r=1.5h

式中r———爱护半径，m；

h———避雷针高度，m。

被爱护物高度为hx，水平面的爱护半径为rx。

当hx≥h/2时rx=（h-hx）p=hep

当hxh/2时rx=（1.5h-2hx）p

式中hx———被爱护物高度，m；

rx———在hx高度的水平面上的爱护半径，m；

p———高度影响系数，考虑当针太高时，爱护半径不成

正比增大的系数，当h≤30m时，p=1；当h30m时，；当h120m时，p=0.5；

he———避雷针有效高度，m。

图7用折线法计算单支避雷针的爱护范围

h—避雷针高度；hx—被爱护物高度；rx—避雷针在hx高度的水平面上的爱护半径；1—在地面上的爱护范围；2—在xx′平面上的爱护范围

②两支等高避雷针的爱护范围如图8所示确定。当需要爱护的范围较大时，用一支高避雷针爱护往往不如用两支比较低的避雷针爱护有效，由于两针之间受到了良好的屏蔽作用，除受雷击的可能极少外，更便于施工且经济效果好。

两针外侧爱护范围按单支避雷针的爱护范围确定。

两针之间的爱护范围按连接两针的顶点及中点O的圆弧确定，并按下式计算，即

h0=h–d/7p

式中h0———两针间爱护范围上部边缘最低点的高度，m；

d———两针间的距离，m；

p———高度影响系数。

两针在hx水平面上的爱护范围如图8所示，在其爱护范围一侧的最小宽度为

bx=1.5（h0-hx）

当d=7hp时，h0=0，即两针之间不能构成联合爱护网，两针之间距离与针高之比（d/h）不宜大于5。

以上介绍的是适用于平原的顶端爱护角为45°的折线爱护范围方法。此外，还有适用于山区的顶端爱护角为37°的避雷针、两支不等高避雷针、三支避雷针、四支避雷针等，其爱护范围及计算方法可参考有关设计手册。

③单条避雷线的爱护范围如图9所示确定。避雷线向下作与铅垂面成20°～30°（爱护角，现取25°）的斜面构成爱护空间的上部，在h/2处转折，其他如图9所示。爱护空间也可以用下式表达，即

当hx≥h/2时rx=0.47（h-hx）p当hxh/2时rx=（h-1.53hx）p

式中h

x———被爱护物的高度，m；

h———避雷线最大弧垂点的高度，m；

rx———避雷线在hx水平面上的爱护范围，m；

p———高度影响系数。

④两条等高平行避雷线的爱护范围如图10

图8用折线法计算单条避雷线的爱护范围

图10用折线法计算两条等高平行避雷线的爱护范围

两条避雷线外侧爱护范围