幾種常用接閃器的保護(hù)范圍和布置

幾種常用接閃器的保護(hù)范圍和布置

避雷針、避雷針、避雷網(wǎng)是指直接切割魚雷針、避雷帶（線）、避雷網(wǎng)，以及用于禮賓部的金屬屋頂和金屬構(gòu)件。它與引下線、接地裝置有良好的電氣連接。其作用是當(dāng)雷電直接擊中它時,雷電流從它的本身通過引下線、接地裝置,迅速泄流到大地,從而保護(hù)了建筑物和建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備。在建筑物的直擊雷防護(hù)的防雷設(shè)計工作中,經(jīng)常遇到接閃器的選擇和布置,同一幢建筑物的直擊雷防護(hù),可以選擇不同的接閃器,而安裝不同的接閃器其投資是不同的。為了做到既安全可靠、美觀實用,又能節(jié)省投資,運用數(shù)理統(tǒng)計方法對幾種常用接閃器的保護(hù)范圍進(jìn)行分析,在充分利用接閃器保護(hù)范圍的前提下,選擇最佳的接閃器來保護(hù)建筑物。同時引用一些在防雷減災(zāi)工作中遇到的由于接閃器選擇布置不當(dāng),使防雷保護(hù)范圍不合格甚至出現(xiàn)雷擊事故的事例加以說明。12閃存器的選擇和配置1.1被保護(hù)物平面放線模式根據(jù)滾球法的單支避雷針在hx高度的xx′平面上和地面上的保護(hù)半徑的計算公式:式中:rx:避雷針在hx高度的xx′平面上的保護(hù)半徑,當(dāng)hx=0時為地面上的保護(hù)半徑(m);h:避雷針的高度(m),h=h0+hX;hr:滾球半徑(m);hx:被保護(hù)物的高度(m);h0:避雷針的有效高度(m)。根據(jù)式(1),分別用一、二、三類防雷建筑物的滾球半徑值(hr)和避雷針的幾個有效高度值(h0)以及被保護(hù)物(平面)的幾種高度值(hx),代入(1)式計算。得出單支避雷針的保護(hù)半徑,在地面(hx=0)時最大,隨著被保護(hù)物(平面)高度(hx)的增加而減少。同一高度的單支避雷針(如h0=3m)當(dāng)安裝在不同高度的平面時其保護(hù)半徑是不同的(這與折線法的45度角的計算方法有很大的差別),避雷針的保護(hù)半徑隨著避雷針?biāo)谄矫娴脑龈叨饾u減少,當(dāng)避雷針?biāo)谄矫嬖黾拥揭欢ǔ潭葧r,其保護(hù)半徑小于避雷針的有效高度。為了充分利用單支避雷針的保護(hù)半徑,對于第三類防雷建筑物(hr=60m),避雷針最好安裝在四層(12m)及以下的樓房上,對于五層(15m)及以上的樓房應(yīng)考慮安裝避雷帶或者針、帶結(jié)合的接閃器;對于第二類防雷建筑物(hr=45m),避雷針最好安裝在三層(9m)及以下的樓房上,對于四層(12m)及以上的樓房上應(yīng)考慮安裝避雷帶或者針、帶結(jié)合的接閃器。筆者在查閱有關(guān)雷害資料過程中曾看到許多這樣的情況:一幢樓房(28米長,15米寬,六、七層高)才安裝兩支5米高的避雷針,接閃器的保護(hù)范圍明顯不合格,必須整改,整改起來不但增加了投資,還增加施工難度,造成不必要的浪費。對于第一類防雷建筑物(hr=30m),為了提高單支獨立避雷針的保護(hù)半徑,可以加大避雷針的高度。單支獨立避雷針保護(hù)半徑的增加量,隨著避雷針高度的增加而減少。如,避雷針從5m增高到10m時,其保護(hù)半徑的增加量為5.78m,而避雷針從25m增高到30m時,其保護(hù)半徑的增加量為0.42m。避雷針的增加量同為5m,而避雷針保護(hù)半徑的增加量卻相差5.36m(即5.78m-0.42m=5.36m)。為了充分利用單支獨立避雷針的保護(hù)半徑,避雷針的高度最好設(shè)計在20m或者以下,如果避雷針的高度已為20m,其保護(hù)范圍還不夠時,應(yīng)考慮安裝多支獨立避雷針或架空避雷線或根據(jù)具體情況而定。1.2防水材料的保護(hù)根據(jù)滾球法避雷針保護(hù)范圍計算方法,單根避雷線在hx高度的xx′平面上的保護(hù)寬度的計算公式,推導(dǎo)出避雷帶在hx高度的xx′平面上的保護(hù)寬度的計算公式:式中:bx:避雷帶在hx高度的xx′平面上的保護(hù)寬度(m);h:避雷帶的高度(m),h=h0+hx;hr滾球半徑(m);hx被保護(hù)物的高度(m);h0避雷帶的有效高度(m)根據(jù)式(2),分別用二、三類防雷建筑物的滾球半徑值(hr)和避雷帶的幾個有效高度值(h0)以及被保護(hù)物(平面)的幾種高度值(hx),代入(2)式計算,得出避雷帶在不同高度上的保護(hù)寬帶,當(dāng)避雷帶的有效高度(h0)不變時,避雷帶的保護(hù)寬度(bx)隨著被保護(hù)物(平面)高度(hx)增加而減少。筆者根據(jù)查閱有關(guān)雷害資料的防雷檢測記錄統(tǒng)計:建筑物上避雷帶的高度一般為0.15m(有的為0.1m或更低);避雷帶安裝在樓房的女兒墻上或平面屋的四周;女兒墻的寬度一般為0.2m(有的達(dá)0.5m)。對于三類防雷建筑物(hr=60m),當(dāng)樓房高度超過九層(27m)時,0.15m高的避雷帶就保護(hù)不了0.2m寬的女兒墻。如:樓房高度為30m(10層),女兒墻度為0.2m,0.15m高的避雷帶其保護(hù)寬度為0.09m<0.1m;對二類防雷建筑物(hr=45m),當(dāng)樓房高度超過六層(18m)時,0.15m高的避雷帶就保護(hù)不了0.2m寬的女兒墻。如:樓房高度為21m(7層),女兒墻寬度為0.2m,0.15m高的避雷帶其保護(hù)寬度為0.09m<0.1m。在防雷設(shè)計中,避雷帶高度的確定必須根據(jù)樓房的高度和女兒墻的寬度進(jìn)行綜合考慮,經(jīng)過計算避雷帶的保護(hù)范圍來確定避雷帶高度,這樣既經(jīng)濟(jì)美觀又達(dá)到防雷的目的。如果不考慮樓房的高度和女兒墻的寬度,只在女兒墻上敷設(shè)一圈避雷帶,當(dāng)接閃器的保護(hù)范圍不合格時,容易出現(xiàn)雷擊事故。筆者在查閱有關(guān)雷害資料過程中,曾經(jīng)看到幾例由于避雷帶過矮,使保護(hù)范圍不合格,被雷電擊壞女兒墻或琉璃瓦的事例。在地面上一支5m高的避雷針,被保護(hù)物的高度為3m時,避雷針的保護(hù)半徑為5.25(23.98-18.73)m,這樣可以想到:對于第三類防雷建筑物,如果人們需要在樓房天面活動或工作,且樓房的寬度小于20m時,樓房的接閃器選擇布置應(yīng)使用針、帶結(jié)合的方式比較好,即在樓房天面安裝防雷保護(hù)合格的避雷帶(避雷帶所組成的網(wǎng)格小于20m×20m或24m×16m)。安裝了避雷帶后的屋面相當(dāng)于“地面”,這是滾球法的優(yōu)點,再在樓梯屋屋頂或者在“適當(dāng)?shù)奈恢谩卑惭b避雷針(避雷針的高度根據(jù)具體情況而定),雷雨時在屋面上活動的人員才安全。筆者查閱有關(guān)雷害資料,曾經(jīng)看到好幾例由于建筑物沒有安裝防雷設(shè)施或者是樓面上安裝的接閃器過矮,雷雨時,在樓面上工作的人員被雷電擊死、擊傷的事例。1.3避雷短針保護(hù)的范圍根據(jù)滾球法的雙支等高避雷針的兩針連線的垂直平分線上,其兩針在地面每側(cè)的保護(hù)寬度的計算公式,得出避雷短針在兩針連線中點處每側(cè)的保護(hù)寬度公式:根據(jù)式(3),分別用二、三類防雷建筑物的滾球半徑值(hr)和避雷短針的幾個高度值(h)以及兩支避雷短針的距離的不同值(D),代入式(3)計算,得出屋面上安裝了避雷帶、避雷短針(針、帶結(jié)合的接閃器)后,每雙支等高避雷短針,其兩針連線的中心處每側(cè)的保護(hù)寬度,雙支等高避雷短針,其兩針連線的中點處每側(cè)的保護(hù)寬度隨著兩針間距離的增大而減少;根據(jù)滾球法的防雷保護(hù)優(yōu)點,當(dāng)屋面上安裝了避雷網(wǎng)后其屋面相當(dāng)于地面,避雷短針的保護(hù)范圍有很大的優(yōu)勢。如:0.5m高的避雷短針,當(dāng)兩針間的距離在12m時,兩針連線的中點處每側(cè)的保護(hù)寬度有幾米寬;當(dāng)D=0時,即為單支避雷短針,對于第三類防雷建筑物(hr=60m),其保護(hù)半徑為7.73m,對于第二類防雷建筑物(hr=45m),其保護(hù)半徑為6.69m。從上述分析的情況知,對一些裝飾美觀的建筑物為了不使避雷網(wǎng)露出,可以設(shè)計暗敷避雷網(wǎng),并在轉(zhuǎn)彎處、屋角、屋檐、檐角或沿平直的女兒墻每隔不大于10m處設(shè)計裝飾性的避雷短針(避雷短針的高度根據(jù)具體情況而定),這樣既美觀又達(dá)到有效地防雷的目的。2避雷帶和接閃器的組合根據(jù)上述對幾種接閃器的統(tǒng)計分析,單支避雷針的保護(hù)范圍比較寬,但隨著被保護(hù)平面的增高其保護(hù)范圍減少,所以單支避雷針只適用于低層建筑物的防雷保護(hù),對于高層建筑物就失去其優(yōu)勢;避雷帶的保護(hù)范圍比較狹窄,但適用于高層建筑物的防雷保護(hù),并且安裝了避雷帶后的防雷平面相當(dāng)于地面;對于屋角、屋檐、檐角等