關(guān)于安全距離及屏蔽系數(shù)計算的理解和探討增加新規(guī)范課件

關(guān)于安全距離及屏蔽系數(shù)計算的理解和探討增加新規(guī)范Dadad防雷檢測所1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論

在《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-942000年版）第6.3.2條中規(guī)定：在閃電擊于格柵形大空間屏蔽以外附近的情況下，當(dāng)有屏蔽時，在格柵形大空間屏蔽內(nèi)，即在LPZ1區(qū)內(nèi)的磁場強度從H0減小為H1，其值應(yīng)按下式計算：（1）式中SF為屏蔽系數(shù)，按表6.3.2的公式計算。1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論在此表中，除鋼材在首次雷擊時的公式不同外，其余的計算公式都相同，即：

SF=20．Log(8.5/W)(0<W<5）（2）從公式（2）和圖1都可以看出，SF是單調(diào)遞減函數(shù)，即隨著W的增大，SF減小。在W的取值范圍內(nèi)，Log(8.5/W)恒大于零，故SF也恒大于零。即格柵寬度在5米范圍內(nèi)總有一定的屏蔽效果。1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論屏蔽系數(shù)與網(wǎng)格寬度的函數(shù)關(guān)系圖圖11、屏蔽系數(shù)計算公式的討論鋼材在首次雷擊時的公式與（2）式有所不同，主要增加了鋼材半徑這個參數(shù)，即：

SF=20．Log[(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2](0<W<5）(3)

在（3）式中，Log[(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2]的理論取值范圍是整個實數(shù)域，有正有負(fù)。1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論詳細(xì)討論如下：①當(dāng)代數(shù)式“(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2”大于1時，SF為正值。即當(dāng)“8.5/W>（1＋18．10-6/r2）1/2”時，SF>0，此時有屏蔽效果。②當(dāng)代數(shù)式“(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2”等于1時，Log[(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2=0，SF為零，即當(dāng)“8.5/W=（1＋18．10-6/r2）1/2”時，SF=0。對此式進(jìn)行化簡計算，求得r與w的函數(shù)關(guān)系式，當(dāng)ｒ＝［18．10-6．W2/(72.25-W2)］1/2時，SF=0。

1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論下表例舉幾個節(jié)點的數(shù)值：SF等于零時，r與w的對應(yīng)值表表1W(m)543210.10.01r（mm）3.092.261.601.030.500.050.0051、屏蔽系數(shù)計算公式的討論當(dāng)代數(shù)式“(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2”小于1時，即當(dāng)ｒ<［18．10-6．W2/(72.25-W2)］1/2時，SF為負(fù)值。此時，不僅沒有屏蔽效果，還增強磁場強度，即H1大于H0，顯然，這種現(xiàn)象是不合理的。2、安全距離計算公式的討論（1）、在《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-942000年版）第6.3.2條第一款中規(guī)定，安全距離ds/1的計算公式為：ds/1=W．SF/10(0<W<5）(4)而SF的計算由表6.3.2確定，以銅材為例，屏蔽系數(shù)按（2）式進(jìn)行計算。即：

ds/1=W．SF/10=2W．Log(8.5/W)(0<W<5）(5)

2、安全距離計算公式的討論

建立以W為自變量、ds/1為應(yīng)變量的函數(shù)關(guān)系，對（5）式進(jìn)行分析，通過求導(dǎo)數(shù)得到：當(dāng)W>0時，二階導(dǎo)數(shù)小于零，此函數(shù)為單一的凸函數(shù)；在W=3.127時一階導(dǎo)數(shù)等于零，有極大值，極大值ds/1=2.716；在W=5時，ds/1=2.30。2、安全距離計算公式的討論函數(shù)圖如下：

安全距離與網(wǎng)格寬度的關(guān)系圖圖22、安全距離計算公式的討論從圖2中可以看出，在（0<W<3.127）區(qū)間內(nèi)，函數(shù)是單調(diào)上升的；在W>3.127時，函數(shù)是單調(diào)下降的。而在前面屏蔽系數(shù)的討論時，屏蔽系數(shù)是隨著W的增大而單邊下降的，可以理解為網(wǎng)格寬度增大，屏蔽效果下降，安全距離應(yīng)該隨之增大，這符合實際情況。但是根據(jù)（4）式計算安全距離時，當(dāng)網(wǎng)格寬度大于3.127米時，安全距離隨著網(wǎng)格寬度增大而減小，這既不符合實際情況，也違背屏蔽系數(shù)計算公式所反映的隨著W增大，SF減小，安全距離應(yīng)該增大的原理。2、安全距離計算公式的討論（2）、在《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-942000年版）第6.3.2條第二款中規(guī)定，在閃電直接擊在位于LPZ0A區(qū)的格柵形大空間屏蔽上的情況下，安全距離ds/1的計算公式為：ds/2=W(6)2、安全距離計算公式的討論雷電直接擊在格柵形大空間屏蔽上對LPZ1區(qū)的影響應(yīng)該比雷電擊在格柵形大空間屏蔽以外附近時對LPZ1區(qū)的影響要大，這是因為雷電不僅距LPZ1區(qū)的距離要近，而且還有引下線上雷電流對LPZ1區(qū)的影響。所以ds/2應(yīng)該大于ds/1。比較ds/2和ds/1，在SF>10時，ds/1=W．SF/10>W，也即ds/2<ds/1，這是不合理的。在閃電直接擊在位于LPZ0A區(qū)的格柵形大空間屏蔽上的情況下，安全距離的計算不僅要考慮雷電本身的磁場影響，還要考慮引下線上雷電流的影響，此時就要考慮分流系數(shù)的作用。3、結(jié)論（1）、當(dāng)網(wǎng)格寬度大于3.127米時，公式（4）違反基本原理，不能應(yīng)用它來計算安全距離。（2）、屏蔽系數(shù)隨著網(wǎng)格寬度的增加而減小。在用鋼材料時，首次雷擊的屏蔽系數(shù)與鋼材的粗細(xì)（半徑）有關(guān)，半徑越小，屏蔽系數(shù)也越小，反之就越大。但是，當(dāng)鋼材的半徑下降到臨界值時，屏蔽系數(shù)為零，特別是當(dāng)鋼材的半徑小于臨界值時，屏蔽系數(shù)為負(fù)，這顯然不符合實際情況。

3、結(jié)論（3）、《規(guī)范》6.3.2條第一款和第二款中的安全距離的計算有矛盾之處。（4）、安全距離計算公式及屏蔽系數(shù)計算公式都存在一定的問題，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使其盡量符合實際情況。

4、新規(guī)范中關(guān)于安全距離的相關(guān)規(guī)定在GB50057-2010中，第6.3.2條規(guī)定：

閃電擊于建筑物以外附近時，安全距離應(yīng)按下列公式計算：當(dāng)SF≥10時，；當(dāng)SF≤10時，；

閃電擊于建筑物上時，安全距離按下列公式計算：當(dāng)SF≥10時，；當(dāng)SF≤10時，；

4、新規(guī)范中關(guān)于安全距離的相關(guān)規(guī)定以屏蔽體材料為銅/鋁為例，取