作者：刘屏周
摘要： 建筑物防雷计算，折线法滚球半径法等。避雷接地装置的设置与规格要求……
关键词： 防雷设计 计算方法 设计
１.1建筑物防雷设计的计算方法
１.1.1建筑物年预计雷击次数
1.建筑物年预计雷击次数应按下式确定：
(１－1)
式中N－建筑物预计雷击次数，次/a；
k－校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；
Ng－建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，次/km2?a；
Ae－与建筑物截收相同雷击次数等效面积，km2。
2.雷击大地的年平均密度应按下式确定：
(１－2)
式中Td－年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定，d/a。
3.建筑物截收相同雷击次数等效面积Ae应为其实际面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定：
一、当建筑物的高H小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定（图１－1）：
(１－3)
(１－4)
式中D－建筑物每边的扩大宽度，m；
L、W、H－分别为建筑物的长、宽、高，m。
图１－1建筑物截收相同雷击次数等效面积
注：建筑物平面积扩大后的面积Ae如图１－1中周边虚线所包围的面积。
二、当建筑物的高H等于或大于100m时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算；建筑物等效面积应按下式确定：
(１－5)
三、当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其截收相同雷击次数等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。
１.1.2接地装置冲击接到电阻与工频接地电阻的换算
1.接地装置冲击接到电阻与工频接到电阻的换算应按下式确定：
(１－6)
式中 R～－接地装置各支线的长度取值小于或等于接地体的有效长度le或者有支线大于
le而取其等于le时的工频接到电阻，Ω；
A－换算系数，其数值宜按图１－2确定；
Ri－所要求的接地装置冲击接到电阻，Ω。
2.接地体的有效长度应按下式确定：
(１－7)
式中 le－接地体的有效长度，应按图１－3计量，m；
ρ－敷设接地体处的土壤电阻率，Ω?m。
3.环绕建筑物的环形接地体应按以下方法确定冲击接到电阻：
一、当环形接地体周长的一半大于或等于接地体的有效长度le时，引下线的冲击接地电阻应为从与该引下线的连接点起沿两侧接地体各取le长度算出的工频接到电阻（换算系数A等于1）。
二、当环形接地体周长的一半l小于le时，引下线的冲击接地电阻应为以接地体的实际长度算出的工频接到电阻再除以A值。
4.与引下线连接的基础接地体，当其钢筋从与引下线的连接点量起大于20 m时，其冲击接地电阻应为以换算系数A等于1和以该连接点为圆心、20 m为半径的半球体范围内的钢筋体的工频接到电阻。
图１－2换算系数A
注：l为接地体最长支线的实际长度，其计量与le类同。当它大于le时，取其等于le。
图１－3接地体有效长度的计量
１.1.3滚球法确定接闪器的保护范围
1.单支避雷针的保护范围应按下列方法确定（图１－4）。
一、当避雷针高度h小于或等于hr时：
①距离地面hr处作一平行地面的平行线；
②以针尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点；
③以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。则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hx高度的xx ’ 平面上和在地面上的保护半径，按下式求得：
(１－8)
(１－9)
式中rx──避雷针在hx高度的xx ￠平面上的保护半径，m；
hr──滚球半径，第一、二、三类防雷建筑物分别为30 m、45 m、60 m ；
hx──被保护物的高度，m；
r0──避雷针在地面上的保护半径，m。
二、当h大于hr时，在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针的针尖作为圆心。其余做法同本款第1）项。１－8和１－9式中的h用hr代入。
图１－4单支避雷针的保护范围
2.单根避雷线的保护范围，当避雷线的高度h大于或等于2hr时，无保护范围；当避雷线的高度h小于2hr时，应按下列方法确定（图１－5）。确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下，当等高支柱间的距离小于120m时架空避雷线中点的弧垂宜采用2m，距离为120～150m时宜采用3m。
a）hr
图１－5单根避雷线的保护范围
(1)距离地面hr处作一平行于地面的平行线；
(2)以避雷线为圆心、hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点；
(3)以A、B为圆心，hr为半径作弧线，两弧线相交或相切并与地面相切，从该弧线起到地面止就是保护范围；
(4)当h小于2hr且大于hr时，保护范围的最高点的高度h0按下式计算：
(１－10)
(5)避雷线在hx高度的xx’平面上的保护宽度bx，按下式：
(１－11)
式中bx──避雷线在hx高度的xx’平面上的保护宽度，m；
h──避雷线的高度，m；
hr──滚球半径，m；
hx──被保护物的高度，m。
(6)避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。
１.1.4雷电流
1、闪电中可能出现的三种雷击见图１－6其参量应符合表１－1～表１－3的规定。雷击参数的定义应按１－7确定。
图１－6 闪电中可能出现的三种雷击
短时间首次雷击后续雷击长时间雷击
图１－7 雷击参数定义
I－峰值电流（幅值）T－从波头起自幅值10％至波点
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