“滚球法”计算接闪器保护范围

1、滚球法：滚球法的物理图像是一个半径为hr的球体，沿着需要防雷的部位滚动。当球体仅接触接闪器(包括用作接闪器的金属)，或仅接触接闪器和地面(包括接触地面并能承受雷击的金属)，但不接触需要保护的部分时，该部分受接闪器保护。1992年颁布的英国标准构筑物避雷的实用规程 BS6651明确指出，建筑物上接闪器的布置和半径为45米的滚球的运动轨迹，对于高度超过20米的结构，任何高度低于20米的避雷针的保护角与下部结构的保护角相同。然而，对于超过20米的建筑，这种建筑有可能被侧面撞击。建议用滚球法测量受保护的空间。国际公认的滚球理论的基础是由怀特海提出的，在学术上称为电几何。根据EGM理论，雷击距离是雷电流

2、的函数，以下三点可以简要概括：(1)滚球法是基于以下雷击数学模型(电-几何模型):简化为：(2)避雷针到地、导体和针状物体的雷击距离是一致的。(3)避雷针倾斜入射，其入射角为概率分布，即g ()=2cos2 /。根据公式整理出小时对应的雷电流后，为：I=用小时值代替。由于第一类防雷建筑的额定电流为5.4千安，第二类防雷建筑的额定电流为10.1千安，第三类防雷建筑的额定电流为15.8千安，因此第一类防雷建筑的额定电流为30米；ii型hr=45m；iii级hr=60m。我国标准与国际标准在球半径的使用范围上存在差异。国际电工委员会标准将防雷分为级，球体半径分别为20m、30m、45m和60m。1.

3、单根避雷针的保护范围。当避雷针的高度hhr(滚球半径)时：(1)从地面画一条平行于地面的平行线；(2)以针尖为中心，以小时为半径，做一个与平行线A、B相交的圆弧；(3)以A和B为中心，hr为半径，做一个与针尖相交且与地面相切的圆弧。从这条弧线到地面是保护范围。图2-5和2-6是单个避雷针的保护范围的透视图。(4)hx高度X 平面上避雷针的保护半径和地面上避雷针的保护半径应确定如下：(1)hx高度X 平面上rx避雷针的保护半径hr-h，由计算推导确定如下：(3-1)(3-2)；Hr是滚球的半径；hx保护对象的高度(m)。地面R0避雷针保护半径。hx高度单根避雷针的保护范围、单根避雷针的保护范围立

4、体图、单根避雷针的保护范围剖面立体图。例1:计算单根避雷针的保护范围时，滚珠半径为45m。如果避雷针距地面的高度为45m，则用公式替代，避雷针在地面的保护半径为45m。如果避雷针的高度为8米，用公式替代，得出：=25.6米。如果单个避雷针的高度大于滚球的半径，地面上避雷针的保护半径等于滚球的半径，即r0=hr，两个滚球从地面两侧滚向避雷针并与之接触后，根据两个球体的交线得到两个避雷针之间的保护范围。第二，当避雷针高度h小于或等于滚球半径hr时，当两根避雷针之间的距离d大于或等于时，同一高度的双避雷针的保护范围应以单根避雷针的方法确定；d 30米在两根避雷针之间的垂直平分线上，其上缘的保护高度为

5、=7.38米 5.5米(满足要求)。山墙屋脊hx=5.5m时，rx=7.33m米 5.0m(满足要求)在避雷针垂直平分线处，hx=3.5m在虚拟避雷针屋檐处。2.当用作非桶装油漆储存室时，1区为爆炸危险环境。根据同一高度两根避雷针的保护范围，被批准为一级防雷建筑。两根避雷针之间的原始距离为D=30m，避雷针的高度为10.5米，在两根避雷针之间的垂直平分线上，上边缘线的保护高度为=5.398米5.0m(满足要求)。结论1:防雷审核后，原避雷针作为非桶装油漆储存室使用时，不符合要求。例3:长60米、宽10米、脊高5.9米、檐高3.4米的混合结构房屋如何考虑防雷？解决方案：经审批，该建筑为三级防雷建

6、筑：当房屋较长且宽度不大时，可采用两个相同高度的独立避雷针进行保护(若房屋较长且较宽，可采用多根避雷针进行保护)。为安全起见，避雷针应设在距建筑物3m以上的4m处。避雷针距离建筑物的山墙端5米。为防止跨步电压和接触电压，避雷针不应站在人行道上。房子的屋檐是最突出的部分。只要避雷针能保护屋檐，它就能保护整个房子。避雷针布置在房屋两侧的对角线上，两根避雷针之间的最小保护宽度如图所示。HR=60m米，H=12.3m米，SA2=4米，W=10m米，L=60m米，H1=3.4米，H2=5.9米1，计算的接地保护半径：r0=36.39m米2，当H1=4时，两针之间的距离：D=53.14米236.39米3。

7、在H2保护半径=5.9m，r2=10.44m处，画出两针在此高度的保护范围。5.结论：1 .高度为5.9m的中段顶板不在保护范围内。b、3.4m高的中间屋檐不在保护范围内。改造方案如下：升起避雷针；(2)、切换到接地线。5.结论：1 .高度为5.9m的中段顶板不在保护范围内。b、3.4m高的中间屋檐不在保护范围内。改造方案如下：升起避雷针；(2)、切换到接地线。当h1小于或等于hr，h2小于或等于hr时，应按单根避雷针规定的方法确定两根不等高避雷针的保护范围；当d 时，应根据以下方法确定：1 .ABCD以外的保护范围应按单避雷针的方法确定；CE线或HO线的位置根据以下公式(3-5)计算。2.地面每一侧的最小保护宽度b0根据以下公式(3-6)计算。3.两个不等高避雷针的保护范围。3.在AOB轴上，a和b之间的保护范围的上边缘根据以下公式确定：(3-7)其中x远离CE线或HO 线。保护范围的上边缘是一个弧形弧面，其中心和半径为从地面hr开始的HO线上的点O。4.蚁群算法的保护范围由以下方法确定：在hx点和C点所在的垂直面上，hx点作为假想避雷针，采用单根避雷针的方法确定(见图)。3。AO B垂直面上两个不等高避雷针保护范围的计算图为h1hr和h2hr的情况：当D时，每个避雷针按单根避雷针的方法确定；当d :1)AE