避雷器设计参考资料2
建筑物防雷设计规范
导电体）。 接地的两种结构型式:
A型（单独的水平/垂直接地体） B型（利用建筑物基础钢筋或围绕建筑物的环型人 工接地体）
接地分析（1）
l 接地电阻是表征接地体向大地泄散电流的一个基本 物理参数，在接地设计中占有十分重要的地位。
l 地分为保护性接地、功能性接地和重复接地。
l 影响接地电阻的主要因子:
l
影响接地电阻的最重要因素是接地电极周围
大地的电阻率，次要因子是接地电极的形状和尺寸
。
l 接地电阻的估算方法:
l
R=0.5ρ/ A
l
其中，A为建筑占地面积（m2）
l
ρ为土壤电阻率（Ω·m）
A型接地分析
1.不少于2个接地极 2.在土壤电阻率很低, 接地电阻很容易低 于10Ω时, 无 其他要求 3.土壤电阻率较高, 接地电阻不易达到 10Ω以下时, 对各类防雷建筑物的接地体有 一长度要求。
闪击击在大地或其上突出物（ 例如，建筑物、防雷装置、户
2 术语
6.外部防雷装置 ： 由接闪器、引下线和接地装置组成。 注 ：外部防雷装置完全与被保护的建筑物脱离者称为独立 的外部防雷装置， 其接闪器称独立接闪器。
7、内部防雷装置： 由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成。
8、接闪器： 由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋 面、金属构件等组成。
③ 换土。
l
④采用降阻剂。
接地分析
在高频（如1MHz）下， Ω=Rf+2πfL 很大，接地线成了天线 问题一: 环路感应出高电位
Uoc/max=μ0b l H1/max/T1 问题二: 引下线长度为干扰频率的波长λ的λ/4或奇数位时产
110KV避雷器技术规范
1. 总则1.1 本设备技术协议适用于110kV氧化锌避雷器, 它提出了该设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2 本设备技术协议提出的是最低限度的技术要求。
凡本技术协议中未规定，但在相关设备的国家标准或IEC标准中有规定的规范条文，供方应按相应标准的条文进行设备设计、制造、试验和安装。
1.3 本技术协议所建议使用的标准如与供方所执行的标准不一致，供方应按较高标准的条文执行或按双方商定的标准执行。
2. 工作范围2.2.1 从生产厂家至线路的运输全部由乙方完成。
2.2.2 现场安装和试验在乙方的技术指导和监督下由甲方完成, 乙方协助甲方按标准检查安装质量, 处理调试投运过程中出现的问题, 乙方选派有经验的技术人员, 对安装和运行人员免费培训。
3. 技术要求3.1 环境条件3.1.1 周围空气温度：最高温度：+45℃最低温度：-20℃最大日温差：25℃日照强度: 0.1W/cm2（风速0.5m/s）3.1.2 海拔高度：≤1500m3.1.3 最大风速：35m/s3.1.4 环境相对湿度（在25℃时）：日平均：95%月平均：90%3.1.5 地震烈度：8度3.1.6 污秽等级：II级 /Ⅲ级/Ⅳ级3.2 工程条件3.2.1 系统概况：a. 系统额定电压：110kVb. 系统最高电压：126kVc. 系统额定频率：50Hzd. 系统接地方式：有效接地系统3.2.2 安装地点：户外110kV输电线路终端杆塔或中间杆塔3.3 基本设计要求3.3.1 耐震能力水平分量0.25g垂直分量0.125g本设备能承受用三周正弦波的0.25g水平加速度和0.125g垂直加速度同时施加于支持结构最低部分时, 在共振条件下所发生的动态地震应力, 并且安全系数大于1.75。
3.3.2 泄漏比距不小于20mm/kV（II级）（分别按126、252 kV计）不小于25mm/kV（Ⅲ级）（分别按126、252 kV计）不小于31mm/kV（Ⅳ级）（分别按126、252 kV计）3.3.3 设计寿命供方保证所供设备全部是全新的、持久耐用的，保证设备能耐用30年。
2019最新GB50057建筑物防雷设计规范讲解资料
雷击点
建筑物
损害 来源
S1
损害 类型
D1 D2 D3
损失类型
L1，L4b L1，L2，L3，L4
L1，L2，L4
公共设施
损害 类型
损失 类型
D2
L2，L4
D3
L2，L4
S2 D3 L1a，L2，L4
D1
L1 ，L4a
S3 D2 L1，L2，L3，L4 D2
D3 L1a，L2，L4
D3
L2，L4 L2，L4
防雷击电磁脉冲，参考IEC 61312标准 ★ 自2005年起重新修订，以IEC62305系列为主
IEC和IEC/TC81
IEC-国际电工委员会 成立于1906年 宗旨：在电学和电子学领域中的标准化及其他事物方
面（如认证）促进国际合作，增进国际间的相互了解。 通过出版标准来实现这一宗旨。
工作范畴：所有电工技术，包括电子、磁学和电磁学、 电声学、通讯、能源生产和分配以及相关的一般原则， 如术语、符号、测量和性能、可靠性、设计和开发、 安全和环境。
ITU 标准
国际电信联盟 ITU·T·K系列 干扰的防护
K.11 过电压和过电流防护的原则 K.27 电信大楼内连接结构和接地 K.31 用户大楼内电信装置的连接结构和接地 K.35 远端电子站的连接结构和接地 K.36 保护元件的选择 K.40 电信中心LEMP的防护 K.43 电信设备的抗扰性要求
S4 D3 L1a，L2，L4
D3
L2，L4
根据雷击点位置划分的损害来源 损害类型
D1：接触和跨步电压导致的人员伤亡（人 和牲畜）；
D2：实体损害； D3：过电压导致的电气和电子系统的失效。 损失类型 L1：生命损失； L2：向大众服务的公共设施的损失； L3：文化遗产损失； L4：经济损失。
防雷系统设计方案(二)2024
防雷系统设计方案（二）引言概述：防雷系统是保护建筑物和电气设备免受雷击损坏的重要设施。
本文将针对防雷系统设计方案进行详细讨论，为读者提供有效的防雷解决方案。
正文内容：一、地面接闪系统设计1. 分析建筑物的高度、形状和材质2. 选择适当的避雷导线类型3. 确定地面接闪系统的布置方案4. 考虑地面接闪系统的可维护性5. 进行实地测试和验证二、避雷针系统设计1. 确定避雷针的数量和布置位置2. 选择合适的避雷针材料3. 确保避雷针与地面接闪系统的有效连接4. 考虑周围环境对避雷针的影响5. 进行避雷针的可靠性测试三、接地系统设计1. 分析建筑物的电气系统特点2. 确定接地系统的类型3. 设计合适的接地电阻4. 考虑接地系统的连接方式和布置位置5. 进行接地系统的测试和检查四、电气设备保护设计1. 确保电气设备的静电保护2. 选择合适的保护装置，如避雷器、浪涌保护器等3. 设计合理的接线和布线方案4. 定期检查和维护电气设备5. 增加设备的可靠性和稳定性五、人员培训和应急预案1. 培训人员了解防雷系统的工作原理2. 培训人员掌握防雷系统的操作和维护技能3. 制定有效的应急预案，包括雷暴天气下的紧急处理措施4. 组织定期演练和训练，以确保人员的熟练度5. 定期评估和更新培训和应急预案总结：本文详细介绍了防雷系统设计方案的各个方面，包括地面接闪系统、避雷针系统、接地系统、电气设备保护以及人员培训和应急预案。
通过科学的设计和合理的安装、维护，可以有效保护建筑物和电气设备免受雷击损害，提高系统的可靠性和稳定性。
2防雷器
TVS型防雷器的现状
通常TVS型SPD用于三类电流波形防护和贵重设备的精 细防护。随着电子信息技术的发展，大量昂贵的集成 电子设备的使用，需要更精细的雷电防护，就给TVS型 防雷器提供了市场。 失效模式：通常为短路。 优点：响应速度极快，电压非线性极强，保护电平低。 缺点：通流量小，价格昂贵，
SPD的安装分类
等待状态
等待状态下SPD所承受的电应力是系统电 压所带来的，SPD连接在电力系统中，大 部分时间都在等待状态，故等待状态下 的系统电压耐受能力是衡量SPD性能的一 个重要指标，这个指标主要从三个方面 来体现：电压老化特性、耐湿热特性和 双端口SPD的安全承载电流特性。
等待状态
电压老化特性： 即电压寿命。由SPD的加载荷电率和耐受系统电压的时 间来评定。 耐湿热特性： 湿热特性体现的是SPD的非带电特性，在潮湿条件下， SPD容易受潮，把受潮严重的SPD接入带电系统，会导 致很大的漏电流，漏电流大的SPD在带电系统中运行有 击穿的危险。 双端口SPD的安全承载电流： 双端口SPD要考虑其安全承载电流，也就是指其接入的 电感，电极，端子等的电流耐受能力，也包括连接的 可靠性是否能够耐受相应等级的电流。
MOV型防雷器现状
通常MOV型SPD用于二类电流波形防护，随着信息技 术的发展，目前防雷保护主要是保护后级设备中的半 导体器件设备，使其免受过电压引起的工频续流造成 的损坏，为了更好的达到保护效果，选用同为半导体 器件的MOV型防雷器作为其前级保护。现在防雷器生 产的首选为压敏电阻。 失效模式：通常为短路。 优点：电压范围宽，响应速度快（纳秒级），通流量 较大，无续流。 缺点：长期荷电情况下会产生老化，
电涌抑制状态
电涌抑制状态的电应力主要来自系统电压和脉冲电涌 电压，可以通过保护性能和脉冲电流耐受能力两个方 面衡量。 保护特性： 从脉冲V-I特性（@8/20电流），残压-电流变化 （di/dt）特性，响应时间体现出； 对低压系统而言，由于SPD的保护水平基本趋同，而引 线电感的影响通常会更显著，所以更应该关注等电位 连接对保护效果的影响；对于电压保护水平有更低要 求的场合，可根据具体情况采用多级防护。 脉冲电流耐受能力：SPD的脉冲电流耐受能力与脉冲电 流的峰值、脉冲宽度和施加次数有关。这一部分描述 的是SPD的能量资源（脉冲寿命）。
110kv变电所防雷设计
摘要根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电所的防雷设计，变电所是电力系统中重要组成部分，而且变电所的电气部分要装设合理的避雷装置和接地装置，因此，它是防雷的重要保护对象。
如果变电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给人民生活和社会生产带来重大不便，还有可能给国家造成大经济损失，这就要求防雷措施必须十分可靠变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护方便，在此前提下，力求经济合理的原则。
本次设计,主要对变电所的主要设备进行选择，重点设计变电所的防雷部分,包括变电所进线段保护、防直击雷、防感应雷以及变电所二次设备的防雷。
通过对各种避雷器的性能对比，结合变电所实际情况,确定变电所的避雷器的选择，并考虑变电所控制系统的防雷,提出防雷方案。
氧化锌避雷器以其优越的性能,越来越受到电力行业的关注。
本次设计，将结合氧化锌避雷器性能的优点，并结合变电所设计的情况，讨论氧化锌避雷器在变电所中的应用前景。
关键词：变电所避雷器防雷保护目录1 引言 01.1 课题背景 01.2 课题研究的意义 02 系统设计方案的研究 (2)2。
1雷电对变电所的危害 (2)2。
1。
1雷的直击和绕击危害 (2)2。
1。
2雷电反击危害 (2)2。
1.3 感应雷危害 (2)2.1。
4雷电侵入波危害 (3)2.2变电所简介 (3)2.2.1变电所概述 (3)2。
2.2变电所主要任务 (4)2.2.3变电所主接线 (4)2。
3变电所防雷措施 (5)2.3.1变电所遭受雷击的来源 (5)2.3。
2变电所防雷具体措施 (6)2.3。
3变电所对直击雷防护 (6)2。
3.4变电所对雷电侵入波的防护 (6)2。
3。
5变电站的进线防护 (6)2.3。
6变压器的防护 (7)2.3.7变电所的防雷接地 (7)3 防雷保护装置 (8)3.1避雷针 (8)3.1。
1避雷针原理 (8)3.1。
2避雷针设置原则 (8)3。
1。
3避雷针保护范围的计算 (9)3.2避雷器 (15)3。
避雷针设计参考
避雷针设计参考图：注：管和针可以焊为一体，也可用法兰盘连接。
○32×3管底坐（法兰盘）避雷针安装示意图：1×1米二、三模式避雷系统安装要求及方法一、供电线路防雷电源端安装一级电源避雷器防雷设备。
电源避雷器为并联安装，安装位置为卫星教学收视点教室内的配电盘或闸刀开关处，用四套M8的塑料膨胀和配套的自攻螺钉固定于墙面上。
安装尺寸（70×180）与电源避雷器上相应安装孔在墙面配钻。
电源避雷器火线为红色，零线为蓝色，截面积为BVR6mm2多股铜导线，地线为黄绿相间色，截面积为BVR10mm2多股铜导线，接线长度≤500mm，若受条件限制达不到≤500mm 的标准可适当延长，但应遵循接线尽量短的原则，转角应大于90度（是弧形角而不是直角）。
电源避雷器连线一端直接牢靠压接于电源避雷器的接线端子。
地线必须与校方提供的三相电源地线相接。
安装电源避雷器时，应该首先将地线系统连接牢靠后再连接其他线路。
系统示意图（具体情况以实际产品技术标准为主）二、天馈线路防雷电感应在功分器或卫星接收机输入端口加上天馈避雷器，预防雷电感应.在功分器或卫星接收机输入端口加上天馈避雷器预防雷电感应损坏设备。
天馈避雷器安装，一定要注意输入端IN和输出端OUT不要接反，否则，将严重影响避雷效果，甚至影响设备正常工作。
避雷器的输入端是相对雷电波的传播方向而言，即馈线输入端，而避雷器的输出端（OUT端）接被保护设备（卫星接收机或功分器）。
天馈避雷器串接安装在接收设备端口上，在功分器或卫星接收机接口处用标准FL10接口连接，连接时必须将螺纹拧紧到位，保证可靠连接，不影响通信三、避雷针安装根据规范规定，在卫星通信天线背后1200角范围内，相距接收天线罩3米左右的地方安装防直接雷击避雷针，使室外天线处于直接雷防护区域内而更为安全。
（见避雷针安装示意图）避雷针安装示意图a）需提前在安装位置浇筑水泥基座，规格尺寸400mm×400mm×600mm（长X宽X高）并预埋地脚螺栓。
避雷器设计毕业设计的近几年参考文献
近年来，针对避雷器设计的相关研究取得了许多重要成果。
本文将从不同角度综述近几年参考文献中的关键进展，旨在为避雷器设计毕业设计提供参考和借鉴。
一、避雷器设计原理1. 通过研究文献[1]可知，避雷器是一种用于保护电气设备免受雷电影响的重要装置。
其主要工作原理是利用放电器件将雷电的能量引入地或其他安全的位置，从而起到保护设备的作用。
2. 研究文献[2]论述了避雷器设计过程中应考虑的重要因素，包括雷电波形的特点、设备的额定电压和电流等。
这些因素对避雷器的设计和选择具有重要意义。
二、避雷器设计方法1. 近年来，研究文献[3]针对避雷器设计提出了一种新的方法，即基于模糊逻辑的避雷器优化设计。
该方法利用模糊逻辑理论对不确定性因素进行建模，从而提高了避雷器设计的准确性和稳定性。
2. 文献[4]研究了一种基于电磁场耦合原理的避雷器设计方法。
该方法通过分析电磁场的特性，优化了避雷器的结构和材料，提高了其在不同工作条件下的性能和可靠性。
三、避雷器设计的关键技术1. 近年来，关于避雷器的设计材料方面的研究也取得了许多进展。
文献[5]提出了一种新型的高性能避雷器材料，通过控制材料的微观结构，提高了其对雷电的耐受能力和长期稳定性。
2. 针对避雷器的上线监测技术，文献[6]介绍了一种基于智能传感器网络的实时监测系统。
该系统利用智能传感器对避雷器的运行状态进行实时监测，并能够自动报警或进行故障诊断，提高了避雷器的可靠性和安全性。
四、避雷器设计的发展趋势1. 随着电力系统的快速发展，越来越多的新能源设备被引入到电网中，这对避雷器的设计提出了新的挑战。
文献[7]指出，未来避雷器设计的发展趋势将主要集中在适应新能源设备的雷电保护方面，需要进一步提高避雷器的响应速度和防护能力。
2. 另外，随着电力设备的智能化和自动化水平不断提高，避雷器的设计也将向智能化方向发展。
文献[8]介绍了一种基于人工智能技术的自适应避雷器设计方法，该方法能够根据实际工作条件自动调整避雷器的工作参数，提高了其在复杂多变的环境下的适应能力。
管形避雷器2灭弧原理
（二）阀形避雷器
阀型避雷器在运行中突然爆炸，但尚未造成系统永 久性接地时，可在雷雨过后，拉开 故障相的隔离开 关将避雷器停用，并及时更换合格的避雷器。若爆 炸后已引起系统永久性 接地，则禁止使用隔离开关 来操作停用故障的避雷器。 如发现阀型避雷器动作指示器内部烧黑或烧毁，以及 接地引下线连接点上有烧痕或烧 断现象时，可能存 在阀片电阻失效、火花间隙灭弧特性变坏等内部缺陷， 引起工频续流增 大等，应及时对避雷器作电气试验 或解体检查。
（二）阀形避雷器
③检查避雷器上端引线处密封是否良好。避雷器 密封不良会进水受潮易引起事故，因 而应检查瓷 套与法兰连接处的水泥接合缝是否严密。对10kV阀 型避雷器上引线处可加装 防水罩，以免雨水渗入。
④检查避雷器与被保护电气设备之间的电气距离 是否符合要求。避雷器应尽量靠近被保护电气设备。
（二）阀形避雷器
阀片
并联 电阻
冲击雷电流经阀片电阻流入大地，由于阀片的非线性， 在雷电流通过时，呈现低电阻，阀片上的电压被限制在 一定的数值，低于设备的冲击耐压。
（二）阀形避雷器
在过电压消失后，间隙中的工频续流受阀片电 阻的限制变小，阀片电阻变大，续流得到进一步限 制，使间隙在续流第一次过零时熄灭。 3、常见系列
采用平板型间隙和低温阀片组成，阀片直径较小 55mm， 无分压电阻，通流容量较低，一般只用来保护小容量的 配电装置。10KV及以下小型工业企业中广泛采用它作为 变压器等电气设备的保护。
（二）阀形避雷器
4、阀型避雷器的运行与维护
1)阀型避雷器运行中的正常巡视与检查 ①检查避雷器瓷套表面情况。在日常运行中，应检 查避雷器的瓷套表面的污染状况，尤其对污秽严重地区 或沿海地区运行的避雷器更应特别注意。因为当瓷套表 面受到严重污染时，将使电压分布很不均匀。在有并联 分路电阻的避雷器中，当其中一个元件的电压分布增大 时，通过其并联电阻中的电流将显著增大，则可能烧坏 并联电阻而引起故障。此外，也可能影响阀型避雷器的 灭弧性能，而降低避雷器的保护特性。因此，当发现避 雷器的瓷套表面有严重污秽时，必须及时安排清扫。
[整理]2不同用途氧化物避雷器选型
一、概述金属氧化物避雷器是当前限制过电压最先进的一种保护电器，被广泛地用于发电、输变电、配电系统中，保护电气设备的绝缘免受过电压的损害。
有机外套金属氧化物避雷器是有机绝缘材料和传统的瓷套式金属氧化物避雷器技术优点相结合的科研成果，它不仅具有瓷套式金属氧化物避雷器的优点，还具有电气绝缘性能好，介电强度高、抗漏痕、抗电蚀、耐热、耐寒、耐老化、防爆、憎水性、密封性能好等优点。
二、使用条件a) 适用于户内、外；b) 环境温度-40℃~+40℃；c) 海拔高度不超过3000m（瓷套式不超过1000m）；d) 电源频率不小于48Hz、不超过62 Hz；e) 长期施加在避雷器端子间的工频电压不超过避雷器的持续运行电压；f) 地震烈度8度及以下地区；-------------g) 最大风速不超过35m/s。
三、产品型号说明《避雷器产品型号编制方法》、金属氧化物避雷器产品型号说明如下：依据JB/T 8459YH（HY）—表示有机外套金属氧化物避雷器结构特征：W—表示无间隙C—表示串联间隙-------------使用场所：S—表示配电型Z—表示电站型R—表示并联补偿电容器用D—表示电机用T—表示电气化铁道用X—表示线路型附加特性：W—表示防污型G—表示高原型TH—表示湿热带地区用DL—表示电缆型避雷器（优点：产品采用全密封结构，爬电距离大，能适用于重污染场所）四、选型用户可根据被保护对象选用不同型号的避雷器，对使用场所的不同可选用防污型和高原型。
-------------配电型无间隙金属氧化物避雷器配电型是用于保护相应电压等级的开关柜、变电站、箱式变、电缆出线头、柱上油开关等配电设备免受大气和操作过电压的损坏。
---------------------------------------电站型无间隙金属氧化物避雷器电站型是用于保护发电厂、变电站中交流电气设备免受大气过电压和操作过电压的损坏。
----------------------------------------------------并联补偿电容器用无间隙金属氧化物避雷器电容器型是用于抑制真空开关或少油开关操作电容器组产生的过电压，保护电容器组免受操作过电压的损坏。
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图3 避雷器弯曲应力分布图
5
4避雷针严重弯曲变形的主要原因
（1）避雷针在竖立在室外发生锈蚀，结构淬化，消弱截面； （2）台风从一个方向长时间持续吹，避雷针（水管）形成惯性弯曲，形 成金属疲劳效应； （3）上表避雷针部位②靠近屋面，风力会较部位①稍弱，且下端一般设 有支架保护或加劲肋加强，因此破坏的可能性减低； （4）部位①处与部位②连接采用点焊加固，经年累月，锈蚀程度比严重 ，截面削弱比较厉害，这一因素可增加它的破坏的可能性； （5）金属具有相应的柔韧性，风力大时，避雷针弯曲，风力小时，避雷 针反弹，不易直接形成切断面； （6）当避雷针弯曲到90°时，细管不再受风，保持直角状态（见图4）；
2 台风的分级
根据《热带气旋等级》（GB/T 19201-2006
），热带气旋分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强 台风六个等级。 根据热带气旋等级划分、台风实测资料和省市气象专家会商，第9615
1
号台风（SALLY）应当归为超强台风级别，其破坏力甚至达到富士达F3级的 龙卷风的强度（见附表）。 热带气旋等级划分表 热带气旋等级 底层中心附近最大平均风速（ 底层中心附近最大风力（ m/s） 热带低压（TD） 热带风暴（TS） 强热带风暴（STS） 台风（TY） 强台风（STY） 超强台风（SUPERTY ） 10.8-17.1 17.2-24.4 24.5-32.6 32.7-41.4 41.5-50.9 ≥51.0 级） 6-7 8-9 10-11 12-13 14-15 16或以上
5 解决措施
建议修改避雷器原结构设计方案，将下部钢管采用实心钢管结构，直径0. 040m,且下部实心部分长度宜设计为2.2m，这样下部钢管的最大弯曲应力仅1 66.479Ma，小于钢管的屈服强度，下部钢管安全；中间钢管采用外径0.035m ，内径0.03m，长度1.8m，这样中间钢管的最大弯曲应力仅124.069Ma，同样 远小于钢管的屈服强度，中间钢管安全。
台风风力
台风风力
6分管(1m) 细端 折点 1寸管(2m)
（抗风力小）
力的交汇处
台风风力
台风风力
合力
支柱力
1.5寸管(2m)
（抗风力大）粗端 支撑力
支架
图1
图2
3
3.2避雷器受风载的计算过程 具体计算过程如表1中所列 表1 避雷器风载作用下的受力分析及计算过程
计算简图 计算过程 结构重要性系数：γ0=1.00; 可变载荷分项系数：γq=1.10; 空气密度：ρ=1.205; 风力系数：C=1.20; 构件尺寸：三段圆管组合，长度L1=1m，L2=2m，L3=2m； 外径D1=0.025m，D2=0.030m，D3=0.037m； 内径d1=0.020m，d2=0.025m，d3=0.032m； 面积：A1= D1 L1=0.025，A2= D2 L2=0.060，A3= D3 L3=0.074; 风速：v=57.0 m/s; 计算风压： w 0.5 0 q Cv 2.584kN / m ；
台风风力
2.0m
1.0m
台风风力
图 3
（7）粗细管的驳接（焊接）处，在与风力的相反方向形成水管弯曲的支
6
2.0m
撑点，细管在支撑点处弯曲；或避雷针上端与下端受力的交汇处形成弯曲点 ； （8）台风瞬间风力大于水管的抗风力； （9）台风眼区经过地方，从静风骤然转大风，其作用力更大。“9615” 号台风是双眼台风，破坏力更大。
2 2
q1
Ⅰ
L1 已知
q2
L2
构件材质：钢管）拉弯压时的屈服强度 s 235MPa ； 受剪切时屈服强度 s 136 MPa ； 弹性模量E=206×103Mpa。 载荷 q1=wD1=2.584×0.025=0.0646kN/m； q2=wD2=2.584×0.030=0.0775kN/m； q3=wD3=2.584×0.037=0.0956 kN/m。 Ⅰ截面 剪力Fs1=q1L1=0.0646kN； 弯矩M1= q1L1×(L1/2)=0.0323 kN.m 剪力Fs2=q1L1+ q2L2=0.220kN； 弯矩M2=q1L1×(L2+L1/2)+q2L2×(L2 /2) =0.317kN.m 剪力Fs3=q1L1+ q2L2+ q3L3=0.475kN； 弯矩M3=q1L1×(L3+L2+L1/2)+q2L2×(L3+L2/2)+q3L3 ×(L3 /2)=0.947 kN.m;
强台风的作用下避雷针直角弯曲问题原因分析
1 背景
避雷针又称接闪杆，若设计和施工时考虑不周，在强台风作用下有可能 发生弯曲变形，更有甚者被直接吹折成90°直角。1996年9月9日10时30分， 第9615号台风（SALLY）在湛江吴川市吴阳镇沿海地区登陆，约34分后台风 中心经过的湛江市区观测站。湛江气象观测站（湛江市人民大道南110号） 利用当时技术和仪器设备，观测到最低气压值≤945.5百帕、极大风速（17级 ）≥57m/s。后续调查中得知湛江港两艘船测到的最大风速值分别为56米每 秒和60米每秒，再次印证了湛江气象局当时所测数据，这是湛江市有气象自 记仪器以来实测到的最低气压和最大瞬间风速的台风。 第9615号台风（SALLY）正面袭击湛江，对当地造成了巨大的灾难，市 区广告牌、铁塔、龙门吊等构筑物倒塌，树木拦腰折断，有部分建筑物顶竖 立的避雷针被拦腰吹弯曲成直角。据当时湛江市三防指挥部的统计，此次台 风造成直接经济损失高达103亿元，更有严重的人员伤亡。
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湛江市气象局 湛江师范学院机电工程系 2013年9月26日
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3.1.2具体尺寸 常规避雷针选用不同管径自来水管驳接（焊接），顶端配10公分长的4分 针头。 5m长避雷针：1.25吋×2m，1吋×2m，6分×1m。 3m长避雷针结构：1.25吋×1m，1吋×1m，6分×1m。 3.1.3力学模型 （1）避雷针材质上细下粗，抗风力上小下大（见图2）。 （2）避雷针下端受力=风力-合力（合力=支撑力+支柱力）， 避雷针上端受力=风力， （3）避雷针上端受力＞避雷针下端受力（见图1）。
6 相关问题和建议
（1）要进一步对强台风以上级别的台风破坏力的研究； （2）从“ 9615”号台风影响力分析，相关行业规范涉及建（构）筑物、设备设施的抗 风力标准需提高； （3）全球气候变暖，气候条件恶劣，台风强度有加强趋势，可能出现破 坏力比“ 9615号”台风更强的台风，有必要对重大工程项目开展气候可行性的研究工 作。
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①
Ⅱ
q3
②ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
L3
Ⅲ 内力 Ⅱ截面
Ⅲ截面
圆管 惯性矩
Ⅰ截面：I1=1.132×10-8m4； I ( D d ) Ⅱ截面：I2=2.058×10-8m4； 64 Ⅲ截面：I3=4.051×10-8m4。
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计算公式：弯曲正应力
2 FS MD ；弯曲切应力 2 2I (D d 2 ) 4
； 应力 Ⅰ截面： Ⅱ截面： Ⅲ截面：
1 35.682MPa 、 1 0.731MPa ；
2 230.763MPa 、 2 2.035MPa ；
3 432.541MPa 、 3 3.511MPa 。
3.3结果分析 由上表计算可见，虽然钢管上最大剪切应力 3 3.511MPa ，远远小于剪切 时屈服强度 s 136MPa ，但是Ⅱ截面（部位①）的弯曲正应力 2 231MPa 接近构件的屈服强度 s 235MPa ，Ⅲ截面的弯曲正应力 2 433MPa 超过了 构件的屈服强度 s 235MPa ，且超过84%。分析可知：从Ⅱ截面的部位①位 置向下，钢管上得弯曲应力均已经超过的其屈服极限，在强台风的横向作用 下，构件自上而下，弯曲应力非线性增加，钢管发生严重弯曲变形的可能性 也增加，弯曲应力分布具体如图3所示。
3避雷针的受力分析
3.1 常规避雷针的结构 3.1.1材料选用 普通自来水管相应管径： 4分管＝DN15（内径15mm，外径20±0.3mm）； 6分管＝DN20（内径20mm，外径25±0.3mm）； 1吋管＝DN25（内径25mm，外径30±0.3mm）； 1.2吋管＝DN32（内径32mm，外径37±0.3mm）。