滚球法
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。当采用避雷针作接闪器时,应按表2-2规定的不同建筑物防雷级别的滚球半径,采用滚球法计算避雷针的保护范围。
不同建筑物防雷级别的滚球半径
建筑物防雷等级 第一级防雷建筑物 第二级防雷建筑物 第三级防雷建筑物
(1) 单支避雷针的保护范围。
单支避雷针的保护范围应按图2-7的作图方法确定。 60 20x20 45 15x15 30 10x10 滚球半径hr 避雷网尺寸 h
hx A
B
hr hr hr x X' rx Xx’平面上保护范围的截图 rx 1)当避雷针高度h≤hr时。
避雷针在hx高度的xx’平面上和在地面上的保护半径,按式(2-11)和(2-12)确定
𝑟𝑥=
ℎ(2ℎ𝑥−ℎ)− ℎ𝑥(2ℎ𝑟−ℎ𝑥)(2-11)
𝑟0= ℎ(2ℎ𝑟−ℎ) (2-12)
式中 rx—避雷针在hx高度xx’的平面上的保护半径,m;
hr—滚球半径,按表2-2确定,m;
hx—被保护物的高度,m;
r0—避雷针的地面上的保护半径,m。 2)当避雷针高度h>hr时,在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针尖作为圆心,其余的做法同1)。
(2)双支等高避雷针的保护范围。在避雷针高度h≤hr的情况下,当两支避雷针的距离𝐷≥2 ℎ(2ℎ𝑟−ℎ)时,应按单支避雷针的方法确定;当𝐷<2 ℎ(2ℎ𝑟−ℎ)时,应按图2-8的作图方法确定。
1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定。
2)C、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b0按式(2-13)计算
𝑏0=CO=EO= ℎ 2ℎ𝑟−ℎ
(2-13)
在AOB轴线上,距中心线任一距离x处,其在保护范围上边线上的保护高度hx按式(2-14)确定
ℎ𝑥=ℎ𝑟− (ℎ𝑟−
ℎ)2
+
𝐷2
()2
𝐷2
−() 2
−𝑥2
(2-14)
该保护范围上边线是以中心线距地面ℎ𝑟
的一点O’为圆心,以 (ℎ𝑟−ℎ)作的圆弧AB。
𝐷2
+()为半径所2
3)两针尖AEBC内的保护范围,ACO部分的保护范围按以下方法计算:在任一保护范围高度和C点处垂直平面上,以k:作为假想避雷针,按单支避雷针的方法确定,如图2-8中的1-1剖面所示确定BCO.AEO.BEO部分的保护范围的方
法与ACO部分的相同
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𝑟𝑥为半径,以A、B为圆心作弧形与四边形AEBC相交、再以单支避雷针的(𝑟0−𝑟𝑥)为半径,以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接,如图28中的粗虚线所示。 (3)双支不等高度避雷针的保护范围 在ℎ1≤ℎ𝑟,和ℎ2≤ℎ𝑟的情况下,当𝐷≥ ℎ1 2ℎ𝑟−ℎ1 + ℎ2(2ℎ𝑟−ℎ2)时,应各按单支避雷针所规定的方法确定:当𝐷< ℎ1 2ℎ𝑟−ℎ1 + ℎ2(2ℎ𝑟−ℎ2)时,应按图2-9的作图方法确定。 1) 定。 2)
(ℎ𝑟−ℎ2)2− ℎ𝑟−ℎ1 2+𝐷2
2𝐷
AEBC
外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确
CE线
或HO’线的位置按式(2-15)计算D
𝐷1=
(2-15)
3)在地面上每一侧的最小保护宽度𝑏0按式(2-16)计算
𝑏0=𝐶𝑂=𝐸𝑂= ℎ1 2ℎ𝑟−ℎ1 −𝐷12
(2-16)
在AOB轴线上,A、B间保护范围上边线按式(2-17)计算
ℎ𝑥=
ℎ𝑟− (ℎ𝑟−ℎ1)2+𝐷12−𝑥2 (2-17)
式中 x-距CE线或HO’线的距离。
该保护范围上边线是以HO’线上的距离地面
2 ℎ𝑟的一点O’为圆心,以(ℎ𝑟−ℎ1)+𝐷1为
2
半径所作的圆弧AB。
4)两针间AEBC内的保护范围,ACO与AEO是对称的,BC0与BEO是对称的。ACO部分的保护范围按以下方法确定:在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确定,如图2-9中的1-1剖面所示。确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
5)确定平面xx’上保护范围截面的方法与双
支等高避雷针相同。
例 某一类防雷建筑物附近立一支避
雷针进行直击雷防护,针高h=25m,被保护建筑物的高度hx=10m,请分别计算出该针在地面的保护半径r0和在被保护建筑物高度hx=10m时的保护半径r10。 解:查表2-2得,第一类防雷建筑物滚球半径hr=30m。
避雷针在地面的保护半径r0为
𝑟0= ℎ 2ℎ𝑟−h = 25× 2×30−25 =29.6(𝑚)
避雷针在被保护建筑物高度hx=10m时的保护半径为
𝑟10=
ℎ 2ℎ𝑟−ℎ − ℎ𝑥 2ℎ𝑟−ℎ𝑥 = 25× 2×30−25 − 10× 2×30−10 =7.2(m)