防雷裝置的保護(hù)范圍

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上防雷裝置的保護(hù)范圍 防雷裝置的保護(hù)范圍是指防雷裝置保護(hù)其對(duì)象，被雷電擊中的概率在01以下的范圍。在防雷裝置中，只對(duì)避雷針和避雷線確定其空間保護(hù)范圍，而避雷網(wǎng)和避雷帶，因?yàn)槭侵苯釉O(shè)在建筑物表面上，已構(gòu)成了確定的平面保護(hù)范圍，不須要再計(jì)算確定。避雷針、避雷線的保護(hù)范圍與布局形式和高度有關(guān)。避雷針、避雷線的布局形式取決于被保護(hù)物的結(jié)構(gòu)尺寸(高度和面積)，通常有單支、雙支、三支等高，雙支不等高避雷針和單根、兩根平行等高，兩根平行不等高避雷線等布局形式。避雷針和避雷線的保護(hù)范圍確定方法有兩種，一種是折線圓錐體法，另一種是滾球法。對(duì)于同一結(jié)構(gòu)的避雷針和避雷線，滾球法比折

2、線圓錐體法核算的保護(hù)范圍要小些，即滾球法比折線圓錐法對(duì)避雷針和避雷線的保護(hù)作用要求更嚴(yán)格一些。 一、避雷針的保護(hù)范圍 (一)單支避雷針的保護(hù)范圍的確定1單支避雷針折線圓錐體法保護(hù)范圍的確定，按下式計(jì)算：r015h 式中：h避雷針的高度(m)。 r0避雷針在地面上的保護(hù)半徑高度為水平面上的保護(hù)半徑當(dāng)h時(shí) =k(h)當(dāng)h時(shí) =k(15h2)式中：k高度影響系數(shù)h30m，k=1；30m<h120m時(shí)，k=55/如圖510所示，為單支避雷針的折線圓錐體確定保護(hù)范圍，其作圖方法是：作避雷針的水平底線，在底線中點(diǎn)作長度避雷針高度h的垂線；從針的項(xiàng)點(diǎn)向下，按避雷針保護(hù)物防雷要求角度

3、(一般為45°)，作斜線至1/2h處。即構(gòu)成圓錐體的上半部分；在底線上取距避雷針15h的點(diǎn)，向上作斜線與前一斜線在1/2h處相交，即構(gòu)成了折線圓錐體。 圖510 單支避雷針折線圓錐體法的保護(hù)范圍 某一高度的保護(hù)半徑則作高度為的水平線共XX相交于圓錐體母線，避雷針至交點(diǎn)的水平距離即為該高度的平面保護(hù)半徑。依據(jù)地面保護(hù)半徑r=15h和水平面上的保護(hù)半徑，可做出單支避雷針保護(hù)范圍的俯視圖。通過上述作圖可以看出，高度一定的單支避雷針隨著保護(hù)平面的升高，避雷針的保護(hù)范圍減少，要想增加其保護(hù)范圍就必須增加避雷針的高度。另外，為使單支避雷針的保護(hù)空間得到充分利用，單支避雷針應(yīng)安

4、裝在被保護(hù)物的縱向中央；獨(dú)立單支避雷針與被保護(hù)半徑物的最短距離，在符合安裝規(guī)定的情況下，應(yīng)盡量靠近建筑物。2單支避雷針滾球法保護(hù)范圍的確定：滾球法是以為半徑的一個(gè)球體，沿需要防直擊雷的部位滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器(包括被利用作為接閃器的金屬物)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(hù)的部件時(shí)，則該部件就得到接閃器的保護(hù)，見圖511。 圖511 單支避雷針滾球法的保護(hù)范圍 滾球半徑的取值與建筑物防雷類別有關(guān)，第一類防雷建筑物的滾球半徑規(guī)定為30m，第二類防雷建筑物的滾球半徑規(guī)定為45m。(1)避雷針高度h時(shí)；距地面處作一平行于地面的平行線；以

5、針尖為圓心，為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)；以A、B為圓心，為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切。從此弧線起到地面止就是保護(hù)范圍。保護(hù)范圍是一個(gè)對(duì)稱的錐體；避雷針在高度為XX平面上的保護(hù)半徑為避雷針軸線至錐體母線交點(diǎn)的水平距離，可按下列公式計(jì)算：式中：避雷針在高度的XX平面上的保護(hù)半徑(m)； 滾球半徑(m)； 被保護(hù)物的高度(m)。(2)當(dāng)避雷針高度h>時(shí)，在避雷針上取高度的一點(diǎn)代替單支避雷針針尖為圓心，其余的作法同上。(二)雙支等高避雷針的保護(hù)范圍1雙支等高避雷針折線圓錐體法保護(hù)范圍的確定雙支等高避雷針的兩針外側(cè)的保護(hù)范圍按單支避雷針確定，兩針間的保護(hù)范圍，應(yīng)通過兩針的高

6、度h和兩針間的距離D確定。兩針之間保護(hù)范圍邊緣最低點(diǎn)的高度計(jì)算式為：當(dāng)h30mm時(shí)， h0=h當(dāng)h>30mm時(shí)， h0=h式中：h避雷針的高度(m)。 D兩針間的距離(m)。 h0兩針間保護(hù)范圍邊緣最低點(diǎn)的高度(m)。 k兩度影響系數(shù)、取值同單支避雷針。兩針間在XX平面上中心線每側(cè)的最小保護(hù)寬度為：=15(h0)式中：兩針間在h高度的XX平面上中心線每側(cè)的最小保護(hù)寬度(m)。由計(jì)算式可以看出，當(dāng)兩針之間距離增至D=7kh時(shí)，h0=0，兩針間不再構(gòu)成聯(lián)合保護(hù)范圍。因此，兩針間距離D不宜過大，一般情況下，兩針間距離與針高之比Dh不宜大于5。如圖512所示，為雙支等高避雷針的折線圓錐體法確定的

7、保護(hù)范圍，方法為：(1)作避雷針?biāo)降拙€，在水平底線上確定兩針距離D，作出高度為h的兩針垂線及兩針距離中點(diǎn)處高度為h0=hd/7k(k值同單支避雷針)的垂線OO，通過兩針頂點(diǎn)作AOB弧線。其O點(diǎn)為兩針間保護(hù)邊緣的最底點(diǎn)，h0是兩針間保護(hù)范圍邊緣最低點(diǎn)的高度。(2)上圖中的右邊、以h0為高度，以15h0為地面保護(hù)半徑，作假想避雷針保護(hù)范圍的OO截面圓錐圖。(3)在圖上，作高度的XX水平面，得出高度的XX平面上的保護(hù)半徑和兩針中線每側(cè)的最小保護(hù)寬度。(4)作以兩針為圓心，為半徑的圓與兩側(cè)寬度為的兩針中心線端點(diǎn)相切，即為雙支等高避雷針在高度為的XX平面上的保護(hù)范圍。 圖512 雙支等高避雷

8、針折線圓錐體法的保護(hù)范圍 2雙支等高避雷針滾球法保護(hù)范圍的確定雙支等高避雷針的保護(hù)范圍，在h的情況下，當(dāng)兩支避雷針之間的水平距離D2 時(shí)，由于兩針之間形成不了聯(lián)合保護(hù)范圍，各支避雷針的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法確定；當(dāng)D<2 時(shí)，兩針之間形成了一定的聯(lián)合保護(hù)范圍，見圖513。 圖513 雙支等高避雷針滾球法的保護(hù)范圍 雙支等高避雷針保護(hù)范圍的確定方法是：(1)AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍，按照單支避雷針的方法確定。(2)C、正點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度按下列公式計(jì)算：b0=CO=EO=在AOB軸線上，距中心線任一距離X處，其保護(hù)范圍上邊緣

9、的保護(hù)高度按下列確定：實(shí)際上，該保護(hù)范圍上的邊線是以中心線距地面的一點(diǎn)O為圓心，以為半徑所作的圓弧。(3)兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍，ACD、BCO、AEO、BEO各部分是類同的，以ACO部分的保護(hù)范圍為例，按以下方法確定；在任一保護(hù)高度作為假想避雷針，按單支避雷針的方法逐點(diǎn)確定(見圖513“1剖面圖”)。 (三)雙支不等高避雷針保護(hù)范圍1雙支不等高避雷針折線圓錐體法保護(hù)范圍的確定雙支不等高避雷針的兩針外側(cè)的保護(hù)范圍按單支避雷針確定，兩針間的保護(hù)范圍，應(yīng)先按單支避雷針規(guī)定的方法作出較高避雷針的保護(hù)范圍，(如圖514所示)然后經(jīng)過較低避雷針的頂點(diǎn)B作水平線相交于較高避雷針保護(hù)范圍的A點(diǎn)

10、，取A點(diǎn)作為一支等效避雷針的頂點(diǎn)，BA之間的保護(hù)范圍按雙支等高避雷針的方法確定。其最低點(diǎn)高度為：h0=hBD7k式中：hB較低避雷針的高度； D較低避雷針與等效避雷針之間的距離。 圖514 雙支不等高避雷針折線圓錐法的保護(hù)范圍 2雙支不等高避雷針滾球法保護(hù)范圍的確定雙支不等高避雷針的保護(hù)范圍，在h1和h2的情況下，當(dāng)D時(shí)，各支避雷針的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法確定；當(dāng)D<時(shí)，雙支避雷針的保持范圍見圖515。 圖515 雙支不等高避雷針的保護(hù)范圍 其保護(hù)范圍的確定方法：(1)AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍。按照單支避雷外的方法確定。(2)CE線或HO線的位置

11、按下列公式計(jì)算：(3)在地面上每側(cè)的最小保護(hù)寬度按下式計(jì)算：在AOB軸線上，A、B間保護(hù)范圍上邊線按下列公式確定：式中X為距CE線或HO線的距離。實(shí)際上，該保護(hù)范圍上邊線是以HO線上距地面的一點(diǎn)O為圓心，以為半徑所作的圓弧。(4)兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍，ACO與AEO是對(duì)稱的，BCO與BEO也是對(duì)稱的，以ACO部分的保護(hù)范圍為例，按以下方法確定：在和C點(diǎn)所處的垂直平面上，以作為假想避雷針，按單支避雷針的方法確定，如圖515“-剖面圖” (四)多支避雷針保護(hù)范圍1多支避雷針成直接布置時(shí)，應(yīng)區(qū)別等高或不等高兩種情況，分別按雙支等高或不等高避雷的方法，兩兩組合確定其保護(hù)范圍。2三支避雷

12、針形成三角形布置時(shí)，應(yīng)區(qū)別等高或不等高兩種情況，其三角形內(nèi)側(cè)保護(hù)范圍，按相鄰兩支等高或不等高避雷針的方法確定；如各相鄰兩支避雷針的最小保護(hù)寬度0時(shí)，則全部面積均受到保護(hù)。見圖516。3四支及四支以上避雷針形成四角形或多角形布置時(shí)，可先將其分成兩個(gè)或幾個(gè)三角形，然后按三支避雷針成三角形布置的情況，確定其保護(hù)范圍；如各邊的最小保護(hù)寬度0時(shí)，則全部面積均受到保護(hù)。 圖516 多支避雷針保護(hù)范圍 例：某倉庫有一棟地面庫房見圖517，原已在庫房后墻中央距墻5m處安裝了一支高為20m的獨(dú)立避雷針，試校核該庫房是否在避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)?若未被保護(hù)可采取什么措施? 圖517 地面

13、庫的形狀及尺寸 解1：校核避雷針的保護(hù)范圍根據(jù)避雷針尺寸和庫房尺寸，見圖518。 圖518 庫房避雷針保護(hù)范圍圖 由圖可知，在=9m(屋脊高度)的水平面上的屋角和=5m(屋檐高度)的水平面上的檐角，均未在該避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)，即該庫房不能全部受到避雷針的保護(hù)。解2：采取加高單支避雷針的措施保護(hù)庫房(1)=9m時(shí)，按屋角被保護(hù)的半徑確定單支避雷針的高度。已知避雷針設(shè)置在后墻中央5m處，避雷針每側(cè)的庫房長度為312=155m，避雷針至屋脊線的垂直距離為10m。由三角形定理求避雷針至屋角的半徑為：由1/2h時(shí)，=15h-2可求出避雷針高度h為：h=(+2)/15=(18

14、45+2×9)/15=243m(2)=5m時(shí)，按檐角被保護(hù)的半徑rx確定單支避雷針的高度。已知避雷針每側(cè)的庫房長度為312=155m，避雷針至前屋檐線的垂直距離為15m。由三角形定理求避雷針至前檐角的半徑為：由1/2h時(shí)，=15h-2可求出避雷針高度h為：h=(+21h)/15=(2157+2×5)/15=2105m若要使庫房全面受到保護(hù)，避雷針的高度應(yīng)取上述兩個(gè)極點(diǎn)計(jì)算值的較高者。即單支避雷針的高度為243m，考慮到一定的保險(xiǎn)系數(shù)，可再加051m的余量，該避雷針的高度應(yīng)按25m設(shè)置。解3：改用雙支等高避雷針保護(hù)庫房(1)確定避雷針的安裝位置為了避免產(chǎn)生雷電反擊現(xiàn)象和在庫房

15、得到保護(hù)的前提下使避雷針的高度最低，雙支等高避雷針應(yīng)分別安裝在庫房兩山墻的外側(cè)中央且離開庫房5m處。(2)確定兩針之間保護(hù)邊緣最低點(diǎn)的高度h由題設(shè)庫房尺寸可知在屋檐高度=5m的平面上，每側(cè)的最小保護(hù)寬度=10/2=5m。由公式：=15(h0)求出：h0= /15+=5/15+5=83m在屋脊高度=9m的平面上，屋脊為一條直線，其最小保護(hù)寬度應(yīng)滿足0由公式=15(h0)可知，當(dāng)0時(shí)，則h0=9m。依據(jù)上述，兩避雷針之間保護(hù)邊緣最低點(diǎn)的高度h0應(yīng)取其中較高者，即h09m。(3)確定避雷針高度h已知：兩針間距離D=31+2×5=41m。取h0=9m，高度影響系數(shù)k=1由下式計(jì)算避雷針高度

16、h0=hD/7k h=h0+D/7k=9+41/7×1=149mm考慮到一定的保險(xiǎn)系數(shù)，可再加高051m的余量，取該雙支等高避雷針的高度為155m為宜。 二、避雷線保護(hù)范圍 (一)單根避雷線保護(hù)范圍1單根避雷線折線圓錐體法保護(hù)范圍的確定，見圖519。 圖519 單根避雷線折線圓錐體法的保護(hù)范圍 避雷線在地面上投影線每側(cè)的最小保護(hù)寬度，按下式計(jì)算：b12h式中：b避雷線在地面上投影線每側(cè)的最小保護(hù)寬度(m)。 h避雷線最大弧垂點(diǎn)的高度(m)。避雷線在高度上的XX平面上投影線每側(cè)的保護(hù)范圍按下式確定。當(dāng)12h時(shí)， =07(h)k當(dāng)<12h時(shí)，

17、 =(12h17)k單根避雷線端部的保護(hù)范圍以為半徑作半圓弧。2單根避雷線滾球法保護(hù)范圍的確定單根避雷線的保護(hù)范圍是當(dāng)避雷線的高度h2時(shí)，無保護(hù)范圍；當(dāng)避雷線的高度h<2 時(shí)，保護(hù)范圍見圖520。在確定架空避雷線的高度時(shí)要考慮弧垂的影響，在無法確定弧垂的情況下，可考慮架空避雷線中點(diǎn)的弧垂為：當(dāng)?shù)雀咧е嚯x小于120m時(shí)的中點(diǎn)弧垂為2m，距離為120150m時(shí)的中點(diǎn)弧垂為3m。圖520中確定單根避雷線滾球法保護(hù)范圍的方法是： 圖520 單根避雷線滾球法保護(hù)范圍 (1)距地面處作一平行于地面的平行線；(2)以避雷線為圓心為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)；(3)以A、B

18、為圓心為半徑作弧線，該兩弧線相交或相切并與地面相切。從該弧線起到地面止就是其保護(hù)范圍；(4)當(dāng)2h時(shí)，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度h0按下列公式計(jì)算：h0=2h(5)避雷線在高度XX平面上的保護(hù)寬度，按下列公式計(jì)算：式中：避雷線在高度的XX平面上的保護(hù)寬度(m)； h避雷線的高度(m)； 滾球半徑(m)； 被保護(hù)物的高度(m)。(6)避雷線兩端的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法確定。 (二)兩根平行等高避雷線保護(hù)范圍1兩根平行等高避雷線折線圓錐體法保護(hù)范圍的確定兩根平行等高避雷線的外側(cè)保護(hù)范圍按單根避雷線確定。兩線間的保護(hù)范圍如圖521所示。應(yīng)通過兩線最大弧垂點(diǎn)A、B和中心O的圓弧確定，O點(diǎn)是兩線

19、間保護(hù)范圍邊緣的最低點(diǎn)，其高度h0應(yīng)按下式計(jì)算。當(dāng)h30m時(shí)， h0=h當(dāng)h30m時(shí)， h0=h式中：D兩線間的距離(m)。 h0兩避雷線間保護(hù)范圍邊緣的最低點(diǎn)的高度(m)。 圖521 兩根平行等高避雷線折線圓錐體法保護(hù)范圍 2兩根等高避雷線滾球法保護(hù)范圍的確定(1)在避雷線的高度h<的情況下，當(dāng)D2時(shí)，各按單根避雷線規(guī)定的方法確定其保護(hù)范圍。(2)在避雷線高度h<的情況下，當(dāng)D2時(shí)，兩根等高避雷線的保護(hù)范圍見圖522。 圖522 兩根等高避雷線在h<時(shí)滾球法的保護(hù)范圍 確定兩根等高避雷線保護(hù)范圍的方法是：兩極避雷線的外側(cè)，各按單根避雷線的方法確定；兩根避雷線之間的保護(hù)范圍按以下方法確定：以A、B兩避雷線為圓心、為半徑作圓弧交于O點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)為圓心、為半徑作圓弧交于A、B點(diǎn)；兩避雷線之間保護(hù)范圍最低點(diǎn)的高度h0按下列公式計(jì)算：避雷線兩端的保護(hù)范圍按雙支避雷針的方法確定，但在中線上h0線的內(nèi)移位置按以下方法確定(剖面)：以雙支避雷針?biāo)_定的中點(diǎn)保護(hù)范圍最低點(diǎn)的高度作為假想避雷針，將其保護(hù)范圍的延長弧線與h0線交于E點(diǎn)。內(nèi)移位置的距離x也可按下列公式計(jì)算：式中b0按雙支等高避雷針的方法確定。(3)在避雷線高度為h2，而且避雷線之間的距離為2D>2的情況下，兩根等高避雷線的保護(hù)范圍見圖523。