避雷针保护范围如何进行计算?
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避雷针的保护范围
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）．当两避雷针间距离D=7hp时，h0=0，这意味着此时两避雷针之间不再构成联合保护范围。当单支或双支避雷针不足以保护全部设备或建筑物时，可装三支或更多支形成更大范围的联合保护，其保护范围在此不再赘述。需要注意的是，雷电时期内，在避雷针接地装置附近，由于跨步电压甚高，人员接近时有触电的危险，一般在避雷针接地装置附近约10米的范围内是比较危险的。
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。
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。 2．1 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。 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 1）在AEBC外侧的保护范围，按单根避雷针的方法确定。 2）在地面每侧的最小保护宽度b0为 在AOB轴线上，如图2，O′距地面高度为hr，以O′为圆心，O′A（O′A＝O′B）为半径，在A、B两点间画弧。若以中心线OO′为y轴，地面为x轴，建立直角 坐标系，则O′的坐标为（0，hr），弧所在的圆方程为 那么，距中心线任一距离x处，其保护范围边缘上的保护高度hr可以由（1）式求得，即 2.3 两根不等高避雷针的保护范围 2）在地面上以避雷针A为圆心为半径所作的弧与以B为圆心径作的弧相交于E、C两点，如图5，则在AEBC外侧的保护范围，按单根避雷针方法确定：在地面每侧的最小保护宽度b0为 弧，如图4，若以OO′为y轴，地面为x轴，建立直角坐标系，则O′坐标为（0，hr），该弧所在的圆方程为 2．4 矩形布置的四根等高避雷针的保护范围 1）四根避雷针外侧的保护范围各按两根等高避雷针的方法确定。 2）B、E避雷针连线上的保护范围分别以B、E为圆心，hr为半径作弧线相交于O′点，如图7。又以O′为圆心，hr为半径，在B、E间作弧，这段弧即为针尖的保护范围。 若以B、E垂直平分线为y轴，地面为x轴，建立 3）分别以A、B两针之间的垂直平分线上的O点（距地面高度hr＋h0）为圆心，hr为半径作弧，如图8。与B、C和A、E两根避雷针所作出的该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。若以避雷针A所在的直线为y轴，地面为x轴，建立直角坐标系，则O点的坐标为 弧FH所在的圆方程为 图片复制不下来
