避雷针的保护范围
1根避雷针的保护范围
当避雷针的高度h≤hr时
距地面hr处作一条平行于地面的平行线，以避雷针的针尖为圆心，hr为半径画弧，交水平线于A、B两点，又分别以A、B两点为圆心，hr为半径，从针尖向地面画弧。如图1所示，则图中曲线就是避雷针保护范围的边界，保护范围是一个对称的锥体。
Hr的取值
一类防雷建筑物为30米
二类防雷建筑物为45米
三类防雷建筑物为60米
口诀：避雷针下安全区，一点五倍针高度。
说明：避雷针保护范围的大小与它的高度有关，一定高度的避雷针下面有一个安全区，其保护半径为避雷针高度的1.5倍（见下图），即
r=1.5h
式中r-----避雷针在地面上的保护半径，m；
h-----避雷针的高度，m。
对于大范围的保护单只避雷针无法保护时需采用双针或多针保护。实例:有一个单只避雷针的高度为20m，求在地面上的保护半径是多少？解：保护半径为
r=1.5h=1.5×20=30m
答：地面保护半径是30m
基于MATLAB的避雷针保护范围可视化设计
价值工程 0引言 雷电是自然界中一种常见的自然现象，具体表现为带有不同电性的云层之间或带电云层与大地之间的放电过程。由于雷电能量巨大，在目前科技水平下还不能被人类所利用，导致雷电每年给各行业带来巨大的经济损失和人员伤亡，因此雷电防护一直是人们关心的问题。 避雷针作为建筑物雷电防护的主要措施之一，尤其在防护直击雷方面具有重要作用[1]。避雷针能否起到保护建筑物的作用，其保护范围的合理计算是其影响因素之一。采用MATLAB 工具设计避雷针保护范围可视化软件，可 以为避雷针的设计和改造提供直观、可靠的图像显示， 并有利于分析不同情况下关于建筑物的避雷针设计要求，进而合理设计避雷针。 1避雷针保护范围简介 避雷针保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法两种[2,3]。 折线法，又称为规程法或放电模拟法，以实验室放电模拟为准，兼顾运行统计结果。其单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。多年来，我国各行业一直采用折线法确定避雷针保护范围。目前，主要在电力装置设计规范上要求采用折线法计算。 滚球法就是以h 为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或接闪器和地面（包括与大地接触能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护，也就在避雷针的保护范围之内，不同类 别的防雷建筑物的滚球半径有所不同，见表1。目前， 建筑物遵循《建筑物防雷设计规范》的要求采用滚球法计算。 2避雷针保护范围可视化设计 2.1MATLAB 工具介绍MATLAB 将计算、可视化和编程功能集成在非常便于使用的环境中，是一个交互式的、 以矩阵计算为基础的科学和工程计算软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示等功能于一体，构成 了一个方便的、 界面友好的用户环境，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。 MATLAB 现已发展成为功能强大的仿真平台和系统，除了可生成二维图形外，还提供了可以生成三维图形的各种函数。利用这些函数，可轻松实现在三维空间中绘制空 间曲线、 曲面和网格图形。图形结果处理后，还可以利用鼠标拖动可任意变换观察角度以寻找最佳观察角度。同时，MATLAB 还提供了强大的图形用户界面GUI 制作工具，可以制作用户菜单和控件，使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面[2,4]。 2.2可视化软件功能设计利用MATLAB 的GUI 制作工具，设计避雷针保护范围三维分析的图形化界面；利用MATLAB 的编程工具，设计避雷针保护范围工程计算与三维分析的程序。结合程序与界面，实现可视化软件的参数选择、绘制仿真图像和判断分析等功能，如图1所示。 2.2.1参数选择 ①方法选择。可选择用折线法或滚球法来计算和显示 避雷针的保护范围； ②避雷针支数选择。可对避雷针的支数进行选择（单支或者双支）；③避雷针高度选择。可输入—————————————————————— —作者简介：李天鹏（1982-），男，山东荣成人，军械工程学院讲师，研究方向为弹药保障工程。 基于MATLAB 的避雷针保护范围可视化设计与分析 Visualization Design and Analysis of Protecting Area of Lighting Rod Based on MATLAB 李天鹏LI Tian-peng ；祁立雷QI Li-lei ；傅孝忠FU Xiao-zhong （军械工程学院，石家庄050003） （Ordnance Engineering College ， Shijiazhuang 050003，China ）摘要：利用MATLAB 设计避雷针保护范围可视化程序与界面，对避雷针保护范围采用折线法和滚球法进行对比分析，并对避雷 针保护范围进行可视化判断与显示分析，为提高避雷针工程应用效率和课堂教学质量提供一种手段。 Abstract:MATLAB was used to design the visualization programmers and interface for the protecting area of lightning rod.The protecting area of lightning rod was analyzed by the polygon method and the rolling sphere method,and was also judged and displayed visually.It offered a measure for improving the efficiency of engineering application and the quality of classroom teaching about the lightning rod. 关键词：避雷针；保护范围；可视化；MATLAB Key words:lightning rod ；protecting area ；visualization ；MATLAB 中图分类号：TP311.52文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）01-0050-03 表1滚球半径确定方法 建筑物防雷类别滚球半径 h r （m ）第一类防雷建筑物 第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物 30 4560 图1可视化软件界面 ·50·
避雷针保护范围及其计算
避雷针保护范围及其计算 避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。 用折线法计算避雷针保护范围的方法： 1、单支避雷针保护范围的计算 2、双支等高避雷针保护范围的计算 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 1、单支避雷针保护范围的计算 hx平面上的保护范围 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h o 式中r――保护半径（米）；h――避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx= （h-hx）p=hap ；
式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha —避雷针的有效高度（米）； p――高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）0 h< 30 米时，p=1 o 2、双支等高避雷针保护范围的计算 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点0作一圆弧来确定。 h0 :两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m） D:避雷针之间距离 hx:被保护物高度 bx:宽度
其中 bx=1.5 (hO —hx) hO=h —D/7P 当D>7ph 时，h0=0, bx=0 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；内侧的保护范围：先做出较高避雷针的边界范围，再由较低针顶部做一条地面平行线，与较高边范围边界相交，过交点作垂线，以此为假想避雷针做保护范围 hO=h1 —D1/7P
关于避雷针的保护范围
关于避雷针的保护范围 早期科学家是用观测法和几何法来确定避雷针的保护范围的。1777年5月15日，伦敦附近普夫里特镇的一座火药库因雷击而轻微受损。该库的避雷针是由包括富兰克林在内的一个委员会设计的。在出事之后却发现防雷装置完好无缺。 避雷针的保护比d/h小于1.63。这似乎是第一次观察 到避雷针保护效能的局限性。直到1855年，避雷针的 各种保护比值变化于0.125～9.0之间。用几何方法来 解决保护区的问题基于这样一种概念：闪电进展到某 一点时，如该处的避雷针构成了一个入地的最短通道， 则雷电将优先打在避雷针上而不打在地面上。从多高 距离上可以发生这种雷击的问题用几何的办法算出。 根据几何法得到的避雷针的保护范围被普遍接受的是 “避雷针的保护范围是一个圆锥形空间，其高等于避 雷针的长度，其底面为半径等于针高的圆，其边长等于以针高为半径的圆周的四分之一。” 实验科学的发展为避雷针保护范围的研究工作起到了事半功倍的作用。早期科学家在实验室通过把接地的棒形电极放在组成长间隙的另一电极之下，看棒的底部周围哪些面积不受雷击的方法，来探求避雷针的吸引作用。在实验室通过模拟试验并结合运行经验，人们得到了避雷针的折线法保护范围。这种避雷针保护范围的计算方法现在依然在采用。但由于雷电路径会受到很多偶然因素的影响，因此要保证被保护设备绝对不受雷击是不现实的，一般保护范围是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围而言，此雷击概率是可以接受的。 由于折线法保护范围不能很好地解释雷电侧击现象，所以现在很多标准中给出避雷针的保护范围计算方法是滚球法。滚球法就是以h r为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物），或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护。其中定义h r为滚球半径，即雷电先导每段发展的平均长度，雷电流幅值越高、每段先导发展的平均距离越长。第一类防雷建筑物的滚球半径是30m，对应的雷电流幅值为5.7 KA；第二类防雷建筑物的滚球半径是45m，对应的雷电流幅值为10.5 KA；第三类防雷建筑物的滚球半径是60m，对应的雷电流幅值为16.1KA。其含义是：对于第一类防雷建筑物雷电流幅值超过5.7 KA、先导平均距离超过30 m的雷都能得到避雷针的拦截，雷不直击在建筑物上；对于第二类防雷建筑物雷电流幅值超过10.5 KA、先导平均距离超过45 m的雷都能得到避雷针的拦截，雷不直击在建筑物上；对于第三类防雷建筑物雷电流幅值超过16.1KA、先导平均距离超过60 m 的雷都能得到避雷针的拦截，雷不直击在建筑物上。但雷电流幅值低于上述值的雷可能直击建筑物。 雷电发生侧击的情况很多。例如：某工厂有一个50m高的烟囱，烟囱上面设置了避雷针，在烟囱的下面停放一台5m高的吊车，在一个雷雨天有雷绕过烟囱上的避雷针直击于吊车上。再例如一些雷电没有击在高层建筑物上面架设的避雷针上，而是击在建筑物的窗户等地方。 其原因在于雷电放电是一种冲击电压作用下的气体间隙放电现象，所以它应满足伏秒特性曲线，即在同一个雷电先导的作用下，主放电定位在那一点上，应取决于其放电所需时间，原
双支避雷针的保护范围计算
单支避雷针的保护范围计算： 当针高度h小于或等于h r时： ①距地面h r处作一平行于地面的平行线； ②以针尖为圆心，h r为半径，作弧线交于平行线的A,B两点； ③以A、B为圆心，h r为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。 从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体； ④避雷针在h r高度的xx/平面上和地面上的保护半径，按下列计算式确 定： r x=√h(2h r–h) –√h x(2h r–h x) r o=√h(2h r–h) 式中r x 避雷针在h r高度的xx/平面上的保护半径÷ h r 滚球半径，按规范表5.2.1确定（m） h x 被保护物的高度 r o 避雷针在地面上的保护半径（m） 双支避雷针的保护范围计算： 在避雷针高度h小于或等于h r的情况下，当两支避雷针的距离D大于或等于2√h(2h r–h) 时，应各按单支避雷针的方法确定；当D小于2√h(2h r–h) 时，应按下列方法确定。
①AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。 ②C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b o按 下式计算： b o＝CO=EO=√h(2h r–h) –(D/2)2 在AOB轴线上，距中心线任以距离x处，其保护范围上边线上的保护高度h x按下式计算： h x＝h r —√(h r–h)2–(D/2)2–x2 该保护范围上边线是以中心线距离地面h r的一点O｜为圆心，以 √(h r–h)2＋(D/2)2为半径所作的圆弧AB。 ③两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法确定： 在任一保护高度hx和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定。确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。 ④确定xx/平面上保护范围截面的方法。以单支避雷针的保护半径r x为半
避雷针计算方法
众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。 避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。 避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。 避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的）。 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h。 式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx=（h-hx）p=hap； rx=（1.5h-2hx）p。 式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha—避雷针的有效高度（米）；
p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。 h≤30米时，p=1。 图1中顶角α称为避雷针的保护角．对于平原地区α取45°；对于山区，保护角缩小，α取37°。 我们通过一个具体例子来计算单支避雷针的保护范围。一座烟囱高hx=29m，避雷针尖端高出烟囱1m。那么避雷针高度=30m, 避雷针在地面上的保护半径 r=1.5h=1.5×30=45（m）， 避雷针对烟囱顶部水平面的保护半径 rx=（h-hx）p=（30-29）×1=1（m）。 随着所要求保护的范围增大。单支避雷针的高度要升高，但如果所要求保护的范围比较狭长（如长方形），就不宜用太高的单支避雷针，这时可以采用两支较矮的避雷针。两支等高避雷针的保护范围如图2所示。 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点O作一圆弧来确定。这个最低点O离地面的高度为 式中h0——两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m）； h——避雷针的高度（m）； D——两避雷针之间的距离（m）； p——高度影响系数。 两避雷针之间高度为hx水平面上保护范围的一侧的最小宽度 bx=1.5（h0—hx）．
避雷针保护范围计算公式
避雷针保护范围计公式 Rx=V H(2Hr-H)- V Hx(2Hr-Hx) Rd* H(2Hr-H) 其中： Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hr ---- 滚球半径M Hx――被保护物体高度M H -------- 避雷针的计算高度M Rd ------ 避雷针在地面上的保护半径M Rx=1.6Ha/(1+Hx/H) Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hx――被保护物体高度M H -------- 避雷针的计算高度M Ha=H-Hx ------- 避雷针的有效高度 避雷针的保护范围 众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。 避雷针由接受器、接地引下线和接地体(接地极)三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。 避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。 避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围如图 1 所示，它的具体计算通常采取下列方法(这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的)。 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h 。 式中r 保护半径(米)；h 避雷针咼度(米)。在被保护物咼度hx水平面上的保护半径为
避雷针保护范围计算-Doc
六避雷针保护范围计算 避雷针保护范围计算公式 Rx=√H(2Hr-H)-√Hx(2Hr-Hx) Rd=√H(2Hr-H) 其中： Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径m Hr-----滚球半径m Hx――被保护物体高度M H―――避雷针的计算高度m Rd―――避雷针在地面上的保护半径m Rx=1.6Ha/(1+ Hx/H) Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径m Hx――被保护物体高度m H―――避雷针的计算高度m Ha=H-Hx―――避雷针的有效高度 避雷针的保护范围 众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。 避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。
接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。 避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。 避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的） 。
避雷针保护范围
避雷针保护范围的计算 r=1.5h。 式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。 在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx=1.5（h-hx）p。 式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）这里取p=1 两针间的保护范围，上限最低高度： H0 =H-D/7P D---两避雷针之间的距离m 井架上两支避雷针的高度为38米，天轮最高点位置按30米计算，两避雷针之间的距离为9.05米，变电所旁及主提绞车房旁的避雷针高均为18米，井架避雷针到两个绞车房的距离均按60米计算，井架到机厂的最远距离按50米计算，绞车房的高度为6米，机厂宿舍的高度为3米。 H0 =38-9.05/7=36.7＞30 井架上避雷针在绞车房屋顶平面上的保护范围r1=1.5×（38-6）×1=48米 主提绞车房旁的避雷针在绞车房屋顶平面上的保护范围r2=1.5×（18-6）×1=18米
变电所旁的避雷针在绞车房屋顶平面上的保护范围r3=1.5×（18-6）×1=18米 井架上避雷针在机厂屋顶平面上的保护范围r4=1.5×（38-3）×1=52.5米 由以上计算与避雷针到各场所的实际距离相比较，可得出结论：各场所均在避雷针的保护范围之内。 生活区两个避雷针的高度均为15米，宿舍高度为3米，生活区到避雷针的最远距离为15米，两避雷针之间的距离为10米。 生活区避雷针在宿舍屋顶平面上的保护范围r5=1.5×（15-3）=18米两针的保护范围，上限最低高度H0= H-D/7P=15-10/7=13.57＞3米 由以上计算与避雷针到各场所的实际距离相比较，可得出结论：生活区各场所均在避雷针的保护范围之内。
避雷针保护范围及其计算
避雷针保护范围及其计 算 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
避雷针保护范围及其计算 避雷针，又名防雷针，是用来保护物、高大树木等避免雷击的装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。 用折线法计算避雷针保护范围的方法： 1、单支避雷针保护范围的计算 2、双支等高避雷针保护范围的计算 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 1、单支避雷针保护范围的计算 hx平面上的保护范围
避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h。 式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx=（h-hx）p=hap； 式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha—避雷针的有效高度（米）； p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。 h≤30米时，p=1。 2、双支等高避雷针保护范围的计算 hx高度平面上的保护范围 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点O 作一圆弧来确定。 h0：两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m） D:避雷针之间距离 hx：被保护物高度 bx：宽度
其中 bx=1.5（h0—hx） h0=h—D/7P 当D>7ph时，h0=0，bx=0 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；内侧的保护范围：先做出较高避雷针的边界范围，再由较低针顶部做一条地面平行线，与较高边范围边界相交，过交点作垂线，以此为假想避雷针做保护范围 h0=h1—D1/7P
避雷针保护范围计算方法的分析
屋面避雷针保护范围的计算方法 尹飞龙 南京信息工程大学防雷专业，南京 210044 摘要：建筑物防雷设计中普遍产用“滚球法”计算避雷针的保护范围，但在实际工程中，用于滚球法计算的基准面选取成了很大问题。通过对不同情况的分析，得出了滚球与屋面相切、滚球与屋面不相切两种基本情况，并推导出相应避雷针保护范围的计算方法。在实际防雷工程中应根据实际情况，选取相应的计算公式得出较科学的避雷针保护范围。 关键词：屋面避雷针、滚球法、保护范围 《建筑物防雷设计规范》颁布实施以来，在建筑工程和市政工程中，已普遍采用滚球法确定建筑物、构筑物上防雷装置的保护范围。较之以前的防雷保护范围计算方法，滚球法概念清晰，计算公式科学、合理且便于使用，提高了防雷设计的质量和水平，增强了工程建设项目抵御雷电侵害的能力，具有良好的经济效益和社会效益[1]。 1.“滚球法”计算单支避雷针保护范围 1.1“滚球法”定义 定义：滚球法是想象空中有一半径为hr第一类、第二类、第三类防雷建筑物滚球半径hr分别为30m、45m、60m)的球体，沿着要防直击雷的部位滚动，当球体表面触及接闪器，或只接触接闪器和地面，而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护[2]。 1.2单支避雷针保护范围[3] 图1.2.1是单根避雷针保护范围的示意图：
① 距地面hr 高度作一平行线于地面的平行线。 ② 以针尖O 为圆心，hr 为半径，做弧线交于平行线A 、B 两点。 ③ 以A 、B 为圆心，hr 为半径，做弧线分别与针尖相交和地面相切。弧线以下到地面范围是避雷针保护范围，是一个对称的锥体。 图1.2.2是避雷针保护半径的计算简图： 图1.2.2 地面避雷针保护半径: ()2 2 0h h h OD r r r --== （1） hx 高度水平面上避雷针保护半径：()()2 2 2 2 0x r r r r x h h h h h h BC r r -----= -=（2） 2.屋面避雷针保护范围计算方法 处于屋面的避雷针，实际上就是将避雷针的参考面由地面转换成了屋面。但由于屋面的面积有限，滚球在屋面的情况比在地面要复杂的多。计算避雷针保护范围实际要确定2点后才能够确定，即滚球与避雷针端点的交点和滚球和参考水平面的切点，在实际工程中，经常遇到滚球无法和参考水平面即屋面无法相切，这种情况下如果还是按照公式（1）来计算，显然存在误差。 2.1滚球与屋面相切 式中：1. 0r 是避雷针在地面的水平保护半径。 2. x r 是避雷针在x h 高度水平面的避雷针保护半径。 3. r h 是滚球半径。 4. x h 是水平高度。 5. h 是避雷针高度。
避雷针的保护范围计算
避雷针的保护范围计算 单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的）。 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h。 式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx=（h-hx）p=hap； rx=（1.5h-2hx）p。 式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha—避雷针的有效高度（米）； p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。h≤30米时，p=1。 图1单支避雷针的保护范围 图1中顶角α称为避雷针的保护角．对于平原地区α取45°；对于山区，保护
角缩小，α取37°。 我们通过一个具体例子来计算单支避雷针的保护范围。一座烟囱高hx=29m，避雷针尖端高出烟囱1m。那么避雷针高度=30m, 避雷针在地面上的保护半径 r=1.5h=1.5×30=45（m）， 避雷针对烟囱顶部水平面的保护半径 rx=（h-hx）p=（30-29）×1=1（m）。 随着所要求保护的范围增大。单支避雷针的高度要升高，但如果所要求保护的范围比较狭长（如长方形），就不宜用太高的单支避雷针，这时可以采用两支较矮的避雷针。两支等高避雷针的保护范围如图2所示。 图2两支等高避雷针的保护范围 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点O作一圆弧来确定。这个最低点O离地面的高度为 式中h0——两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m）； h——避雷针的高度（m）；
避雷针保护范围计算公式
避雷针保护范围计算公 式 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
避雷针保护范围计算公式Rx=√H(2Hr-H)-√Hx(2Hr-Hx) Rd=√H(2Hr-H) 其中： Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hr-----滚球半径M Hx――被保护物体高度M H―――避雷针的计算高度M Rd―――避雷针在地面上的保护半径M Rx=1.6Ha/(1+Hx/H) Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hx――被保护物体高度M H―――避雷针的计算高度M Ha=H-Hx―――避雷针的有效高度 避雷针的保护范围 众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。 避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地
中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。 避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。 避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的）。 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h。 式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx=（h-hx）p=hap； rx=（1.5h-2hx）p。 式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha—避雷针的有效高度（米）； p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。 h≤30米时，p=1。 图1中顶角α称为避雷针的保护角．对于平原地区α取45°；对于山区，保护角缩小，α取37°。 我们通过一个具体例子来计算单支避雷针的保护范围。一座烟囱高 hx=29m，避雷针尖端高出烟囱1m。那么避雷针高度=30m,
避雷针保护范围计算公式[1]
避雷针保护范围计算公式 Rx=√H(2Hr-H)-√Hx(2Hr-Hx) Rd=√H(2Hr-H) 其中： Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hr-----滚球半径M Hx――被保护物体高度M H―――避雷针的计算高度M Rd―――避雷针在地面上的保护半径M Rx=1.6Ha/(1+ Hx/H) Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hx――被保护物体高度M H―――避雷针的计算高度M Ha=H-Hx―――避雷针的有效高度 避雷针的保护范围 众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。 避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。 避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。 避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的）。
避雷针的保护范围
再析避雷针的保护范围 中国科学院电工研究所马宏达 摘要本文讨论了避雷针的感应静电场控制原理，说明了避雷针应用的环境性，提出了对避雷针（接闪器）的选择和设计的几点建议。 关键词避雷针接闪器建筑物防雷 笔者在“避雷针保护范围的理论与实验”[1]一文中介绍了避雷针保护范围的主要历史资料，本文重要从物理学的角度，也就是从感应静电场控制的角度讨论这个问题。可供防雷工作者参考，如有谬误之处欢迎同行和读者批评指正。 1．避雷针是引雷针 1.1为避雷针正名 避雷针实际上是引雷针，它的保护作用是拦截闪电打在自己身上，从而使建筑物避免遭受直接雷击，它把雷电的能量沿着引下线安全地导入地中；它不能阻止雷电的行进，也不能消除雷电。现在只有中国和日本仍然使用“避雷针”这个名词；英国和美国都把它称为“导电针”；俄国称它为“接闪器”等等。由于我们祖先用的是象形文字系统，望文生义是我们的习惯，为了避免误解“避雷针”的保护原理，有人提出“要为避雷针正名”的建议。在防雷学科本科的教科书《高电压工程学》中，接受直接雷击的防雷装置称为接闪器，避雷针是接闪器的一种，是棒形的；接闪器的形式还包括：避雷带、避雷网和法拉第笼（金属箱体和罐体）等。 2.2击选择性原理 接闪器是按照雷击选择性原理设计的。雷电先导放电的路径服从于统计规律，在所有可能放电的方向中，最主要的方向决定于最大电场强度。雷雨云中的电荷积集到一定密度，首先从云中某处产生空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向是随机的，不受地面物体的影响。雷雨云下面的地面和地物受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各地物表面的电场强度增强。当下行先导流注发展到某种高度，即所谓雷电定位高度H1处时，大气电场开始被地物感应电场所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场
避雷针分类及安装
避雷针分类 常见的避雷针有富兰克林避雷针、优化避雷针、提前放电避雷针三类，以适应不同的保护对象： ◇富兰克林避雷针 富兰克林避雷针是传统的避雷针。这种避雷针要求安装高度较高，但保护半径较小，适用于小区域的保护； ◇优化避雷针 优化避雷针是传统的富兰克林避雷针的改进型，这种避雷针对雷电流的陡度有一定的抑制作用 ◇提前放电避雷针 提前放电避雷针在欧洲普遍采用，已经标准化（NFC17-102）。 相对于传统的避雷针来讲，该种避雷针不等雷电场强增加到一定的程度就能够提前放电，保护半径更大，降低了每次接闪时的雷电流脉冲强度，减少了雷电感应引起的二次效应，更为安全。 避雷针的安装 1、避雷针的安装 将避雷针各部件组装好后，用螺栓紧固或焊接方法将避雷针整体固定在基座上。 1)安装避雷针时要连接可靠。 2)安装完成后，避雷针各连接处或金属表面涂镀层有损伤处，应做好防锈处理。
2、避雷针的维护 避雷针投入使用后，每年雷雨季节前按下列内容进行检查： 1)避雷针各连接部位的连接应可靠，不允许松动。 2)检查避雷针接闪器至底座的总阻值≤5Ω。 3)避雷针应通过引下线（专用或借用）接地，接地电阻值≤10Ω。在土壤电阻率高的地区，可适当放宽对接地电阻的要求。 3、避雷针的保护范围 避雷针的保护范围应按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》附录四《滚球法确定接闪器的保护范围》规定的方法进行计算。若达不到设计要求，可通过加接杆将避雷针升高，或者选用提前放电避雷针。如果是在保护对象的范围很宽时，可考虑用多根避雷针来满足设计要求。
防雷器技术参数的简单介绍： 1．标称电压Un 与被保护系统的额定电压相符，在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护器的类型，它标出交流或直流电压的有效值。 2．额定电压Uc 能长久施加在防雷保护器的指定端，而不引起防雷保护器特性变化和激活保护元件的最大电压有效值。 3．额定放电电流Isn 给防雷保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击10次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。 4．最大放电电流Imax 给防雷保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保 护器所耐受的最大冲击电流峰值。 5．电压保护级别Up 防雷保护器在下列测试中的最大值：1KV/μs斜率的跳火电压； 额定放电电流的残压。 6．响应时间tA 主要反应在防雷保护器里的特殊保护元件的动作灵敏度、击穿 时间，在一定时间内变化取决于du/dt或di/dt的斜率。 7．数据传输速率Vs 表示在一秒内传输多少比特值，单位：bps；是数据传输系统中正确选用防雷器的参考值，防雷保护器的数据传输速率取决于系统的
避雷针保护范围的计算
摘要：避雷针是一种简单的防直击雷的装置。就国际电工委员会（IEC）推荐的滚球法对避雷针的保护范围进行了精确的计算。 关键词：避雷针；保护范围；计算 雷电是一种大自然放电现象，但它具有巨大的破坏性。雷电的破坏作用表现在：强大的电流，炽热的高温，猛烈的冲击波，剧变的电磁场以及强烈的电磁辐射等物理效应。因此它给人类社会带来的危害也是巨大的。 1避雷针 避雷针是一种简单的防直击雷装置。其最大优点是结构简单，安装方便，成本低廉，便于维护。避雷针经过两百多年来在全世界千百万座建筑物上的，他说：想发财就去万通商联找优质供货商！的防雷实践，证明它是一种可靠而有效的避雷装置。 2避雷针保护范围的计算 关于避雷针保护范围的计算方法，中国防雷规范现已与国际接轨，即采用国际电工委员会（IEC）推荐的滚球法。该法比过去中国防雷规范中采用的折线法更加准确。所谓滚球法是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或接闪器和地面（包括与大地接触能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护。不同类别的防雷建筑物的滚球半径如表1所示。 2．11根避雷针的保护范围 当避雷针的高度h≤hr时 距地面hr处作一条平行于地面的平行线，以避雷针的针尖为圆心，hr为半径画弧，交水平线于A、B两点，又分别以A、B两点为圆心，hr为半径，从针尖向地面
画弧。如图1所示，则图中曲线就是避雷针保护范围的边界，保护范围是一个对称的锥体。 以图1中O点为原点，地面为X轴，避雷针为Y轴，建立直角坐标系。那么B 点的坐标为 当避雷针的高度h≥hr时：在避雷针上取高度为hr的一点代替单根避雷针针尖作圆心，其余做法同上。 2．2两根等高避雷针的保护范围
避雷针保护范围计算公式
避雷针保护范围计算公 式 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
避雷针保护范围计算公式 Rx=√H(2Hr-H)-√Hx(2Hr-Hx) Rd=√H(2Hr-H) 其中： Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hr-----滚球半径M Hx――被保护物体高度M H―――避雷针的计算高度M Rd―――避雷针在地面上的保护半径M Rx=1.6Ha/(1+ Hx/H) Rx-----避雷针在Hx高度平面上的保护半径M Hx――被保护物体高度M H―――避雷针的计算高度M Ha=H-Hx―――避雷针的有效高度 避雷针的保护范围 众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。 避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。 避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。 避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟
避雷针知识
避雷针塔的基本知识 避雷针塔的设置原则 (1)独立避雷针与被保护物之间应有不小于5m距离，以免雷击避雷针时出现反击。独立避雷针宜设独立的接地装置，与接地网间地中距离不小于3m。 (2)35kV及以下高压配电装置构架及房顶上不宜装设避雷针。装在构架上的避雷针应与接地网相连，并装设集中接地装置。 (3)变压器的门型构架上不应安装避雷针。 (4)避雷针及接地装置距道路及出口距离应大于3m，否则应铺碎石或沥青面5～8cm厚，以保人身不受跨步电压危害。 (5)严禁将架空照明线、电话线、广播线、天线等装在避雷针或构架上。 (6)如在独立避雷针或构架上装设照明灯，其电源线必须使用铅皮电缆或穿入钢管，并直接埋入地中长度10m以上。 塔式避雷针的介绍 由于避雷针根据保护范围的要求，需要一定的安装高度，后来在此基础上就有了避雷针塔，也就是塔式避雷针（避雷塔），常见有以下几种规格：GFL角钢避雷针塔、GJT圆钢避雷针塔、GH钢管杆避雷针塔等多种形式的金属塔。 避雷针塔的保护范围还要按照滚球法来计算保护半径和保护范围。 避雷塔的工作原理 在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，所以静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷。这样，避雷针就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少。而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全。
避雷针保护范围及其计算
避雷针保护范围及其计算 避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。 用折线法计算避雷针保护范围的方法： 1、单支避雷针保护范围的计算 2、双支等高避雷针保护范围的计算 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 1、单支避雷针保护范围的计算 h h/2 1.5hp hx ha Rx hx 平面上的保护范围
避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h 。 式中r ——保护半径（米）；h ——避雷针高度（米）。在被保护物高度hx 水平面上的保护半径为 rx=（h-hx ）p=hap ； 式中rx —避雷针在hx 水平面上的保护半径（米）； hx —被保护物的高度（米）； ha —避雷针的有效高度（米）； p ——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。 h ≤30米时，p=1。 2、双支等高避雷针保护范围的计算 O h0 D 1.5hp D/7P h/2 h hx ha bx hx 高度平面上的保护范围 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点O 作一圆弧来确定。 h0：两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m ） D:避雷针之间距离 hx ：被保护物高度 bx ：宽度
其中 bx=1.5（h0—hx ） h0=h —D/7P 当D>7ph 时，h0=0，bx=0 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 D1 D h1 h1 h2 h1/2 h2/2 1.5h2p hx hx 高度平面上的保护范围 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；内侧的保 护范围：先做出较高避雷针的边界范围，再由较低针顶部做一条地面平行线，与较高边范围边界相交，过交点作垂线，以此为假想避雷针做保护范围 h0=h1—D1/7P h0