接闪器保护范围的计算方法

对于建筑物，接闪器的保护范围按滚球法计算；对于电力装置，接闪器的保护范围按折线法计算。

（1） 滚球法 滚球法是设想一定直径的球体沿地面 （或与大地接触且能承受雷击的导体） 由远及近向被保护设施滚动。如该球体触及接闪器或其引下线之后才能触及被保护设施，则该球体触及接闪器保护范围之内，球面线即保护范围的轮廓线。滚球的半径按防雷级别确定：第一类防雷建筑物、滚球半径为 30m；第二类防雷建筑物，滚球半径为 45m；第三类防雷建筑物，滚球半径为 60m。

① 单支避雷针的保护范围如图1所示确定。保护范围是一个圆锥体，先在距地面高度 hr 上作一条地面的平行线，再以避雷针针尖（h≤hr） 或从避雷针正下方 hr 高度点 （h >

hr） 为圆心，以 hr为半径作圆弧与避雷针和地面相接，弧线以下即单支避雷针的保护范围。在 hx 高度上和地面上的保护半径为

式中 rx―――在 hx 高度上和地面上的保护半径，m；

h―――避雷针高度，m；

hr―――滚球半径，m；

hx―――被保护物高度，m。

h―避雷针高度；hr―滚球半径；hx―被保护物高度；

在 hx 高度上和地面上的保护半径；1―在 xx′平面上保护范围的截面

两支等高避雷针的保护范围如图2所示确定。当时，分别按两支单针计算其保护范围；当时，按以下方法计算其保护范围。

1―AOB 轴线的保护范围；2―地面上保护范围的截面；

3―xx′平面上保护范围的截面；d―两避雷针之间的水平距离

・ACBE 外侧保护范围按单支避雷针计算。
・A、B 连线垂直面上的保护高度线为圆心（O′） 高度hr、半径的居中圆弧，弧线高度为式中 hx―――弧线高度，m；

hr―――滚球半径，m；

h―――避雷针高度，m；

d―――两避雷针之间的水平距离，m；

x―――距两针中心点的水平距离，m。地面上每侧最小保护宽度为

ACBE 范围内，圆弧两侧的保护范围是将弧线顶点作为假想单支避雷针针尖按滚球法确定，如图2中 1―1 剖面所示。

hx 高度地面平行平面上保护范围的确定：以 A、B 为圆心，以单支避雷针的保护半径 rx 为半径作弧度与四边形 ACBE相交，再以 C、E 为圆心，以单支避雷针的（r0- rx） 为半径
作弧线与上一弧线相交，四条弧线限定的范围即平面上的保护范围。

③ 两支不等高避雷针的保护范围如图3所示确定。图中 h1 和 h2 分别为两支避雷针高度，当 d≥［ h1（2hr-h1）］-0.5+［ h2（2hr-h2）］-0.5时，分别按两支单针计算其保护范围；当d<［ h1（2hr-h1）］-0.5+［ h2（2hr-h2）］-0.5时，按以下方法计算其保护范围。

ACBE 外侧保护范围按单支避雷针计算。A、B 连线垂直面上的保护高度线为圆心（O′） 高度hr、半径 ［（hr-h1）2+d 12］-0.5的居中圆弧 CE 线的位置按下式计算，即

圆弧线高度为

式中 x―――距 O′点的水平距离，m。

图3 用滚球法计算两支不等高避雷针的保护范围

1―AOB 轴线的保护范围；2―地面上保护范围的截面；

3―xx′平面上保护范围的截面

地面上每侧最小保护宽度为

・ACBE 范围内，圆弧两侧的保护范围是将弧线顶点作为假想单支避雷针针尖按滚球法确定，如图 3中 1―1 剖面所示。

・hx 高度地面平行平面上保护范围按两支等高避雷针的方法确定。

④ 矩形布置的四支等高避雷针的保护范围如图4所示确定。当时，分别按双支等高避雷针计算其保护范围；当时，按以下方法计算其保护范围。

图4 用滚球法计算矩形布置的四支等高避雷针的保护范围

1―yy′平面上保护范围的截面；2―地面上保护范围的截面

・四支针外侧保护范围按两支等高避雷针的方法确定。
・B、E 两针连线上的保护范围如图4中 1―1剖面，其外侧保护范围按单支避雷针确定，其内侧保护范围按两针之间的圆弧确定。该圆弧是先以两针针尖为圆心，以 hr 为半径作弧相交于 O 点，再以 O 点为圆心，以 hr 为半径绘制的，圆弧最低点的高度为

图4中 2―2剖面上的保护范围按以下方法确定：圆心位于中央，圆心高度为 hr+h0，圆弧半径为 hr，圆弧最低点为 h0，该圆弧与 A和 E、B 和 C 两支等高避雷针外侧保护范围的向上延长线相交于 F、H 点，弧线下面的范围即这两个断面上的保护范围。F 点和 H 点高度符合以下两式要求，即

⑤ 单条避雷线的保护范围如图5所示确定。避雷线的高度 h应取最低弧垂点的高度，无法确定弧垂点时，支柱间距离 120m 以下者可取弧垂为 2m；支柱间距离 120 ～ 150m 者可取弧垂为 3m。当 h≥2hr时，单支避雷线无保护范围；当 h <2hr时，保护范围按以下步骤确定。

先在距地面高度 hr 上作一条地面的平行线，再以避雷线为圆心，以 hr为半径作弧线与该水平线相交 A、B 两点，再以 A、B 两点为圆心，以 hr 为半径作圆弧相交 （或相切） 并
与地面相切，弧线以下即单条避雷线的保护范围。

当 h > hr 时，保护范围最高点的高度 h0 按下式计算，即

h0=2hr-h

在 hx 高度上的保护宽度 bx 按下式计算，即

避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。

图6 用滚球法计算单条避雷线的保护范围

⑥ 两条等高避雷线的保护范围如图6所示确定。图中 d为两避雷针之间的水平距离。

当时，分别按单条避雷线计算其保护范围；当 h≤hr、且时，按以下方法计算其保护范围。

・两线外侧保护范围按单条避雷线确定。

・两线内侧按半径为 hr，连接 A、B 两点的圆弧确定，圆弧最低点高度 h0 按下式计算，即

避雷线两端的保护范围按两支等高避雷针确定，如图6（a） 中 1―1剖面，图中 h′0为两支等高避雷针保护范围最低点的高度；h0 线内移距离 x可按下式计算，即

当 2hr>h >hr、且时，按以下方法计算其保护范围。

・两线外侧保护范围按圆心高度和半径均为 hr，经过 A点或 B 点的圆弧确定，最小保护宽度 bmin按下式计算，即

・

两线内侧按半径为 hr，连接 A、B 两点的圆弧确定，圆弧最低点高度 h0 按下式计算，即

避雷线两端的保护范围按两支等高避雷针确定，如图6（b） 中 1―1剖面，图中 h′0为两支等高避雷针保护范围最低点的高度，h0 线内移距离 x可按下式计算，即

（2） 折线法 将接闪器的保护范围视为折线圆锥形。 单支避雷针的保护范围如图7所示确定。设避雷针高度为 h，以避雷针顶点为轴向下作 45°斜线，构成锥形保护空间的上部；从斜线上距地面 h/2处，作大于 45°斜线与距针角 1.5h地面处相交，构成圆锥形保护空间的下半部。因此，其整体构成折线圆锥形。地面上的保护半径按下式确定，即

r=1.5h

式中 r―――保护半径，m；

h―――避雷针高度，m。
被保护物高度为 hx，水平面的保护半径为 rx。

当 hx≥h/2时 rx=（h -hx）p=hep

当 hx<h/2时 rx=（1.5h -2hx）p

式中 hx―――被保护物高度，m；

rx―――在 hx 高度的水平面上的保护半径，m；

p―――高度影响系数，考虑当针太高时，保护半径不成

正比增大的系数，当 h≤30m 时，p =1；当 h >30m 时，；当 h >120m 时，p=0.5；

he―――避雷针有效高度，m。

图7 用折线法计算单支避雷针的保护范围

h―避雷针高度；hx―被保护物高度；rx―避雷针在 hx 高度的水平面上的保护半径；1―在地面上的保护范围；2―在 xx′平面上的保护范围

② 两支等高避雷针的保护范围如图8所示确定。当需要保护的范围较大时，用一支高避雷针保护往往不如用两支比较低的避雷针保护有效，由于两针之间受到了良好的屏蔽作用，除受雷击的可能极少外，更便于施工且经济效果好。

两针外侧保护范围按单支避雷针的保护范围确定。

两针之间的保护范围按连接两针的顶点及中点 O 的圆弧确定，并按下式计算，即

h0=h d/7p

式中 h0―――两针间保护范围上部边缘最低点的高度，m；

d―――两针间的距离，m；

p―――高度影响系数。

两针在 hx 水平面上的保护范围如图8所示，在其保护范围一侧的最小宽度为

bx=1.5（h0-hx）

当 d =7hp时，h0= 0，即两针之间不能构成联合保护网，两针之间距离与针高之比（d/h） 不宜大于 5。

以上介绍的是适用于平原的顶端保护角为 45°的折线保护范围方法。此外，还有适用于山区的顶端保护角为 37°的避雷针、两支不等高避雷针、三支避雷针、四支避雷针等，其保护范围及计算方法可参考有关设计手册。

③ 单条避雷线的保护范围如图9所示确定。避雷线向下作与铅垂面成 20°～ 30°（保护角，现取 25°） 的斜面构成保护空间的上部，在 h/2 处转折，其他如图9所示。保护空间也可以用下式表达，即

当 hx≥h/2时   rx=0.47（h -hx）p当 hx<h/2时 rx=（h -1.53hx）p

式中 h

x―――被保护物的高度，m；

h―――避雷线最大弧垂点的高度，m；

rx―――避雷线在 hx 水平面上的保护范围，m；

p―――高度影响系数。

④ 两条等高平行避雷线的保护范围如图10

图8 用折线法计算单条避雷线的保护范围

图10 用折线法计算两条等高平行避雷线的保护范围

两条避雷线外侧保护范围按单条避雷线保护范围计算确定。

两条避雷线内侧保护范围由通过两避雷线顶点及保护范围上部边缘最低点 O 的圆弧确定，O 点高度可按下式计算，即

式中 h

0―――两条避雷线间保护范围边缘最低点的高度，m；

h―――避雷线高度，m；

d―――两条避雷线间的距离，m；

p―――高度影响系数。

两条避雷线端部保护范围可按两支等效避雷针确定，等效避雷针的高度可近似取避雷线悬点高度的 8% 。

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• 2017-01-11接闪器保护范围的计算方法