周雪君　李建糧

【摘 要】本文以多支接閃桿為例，分別采用折線法和滾球法，對直擊雷保護(hù)范圍進(jìn)行分析計算。認(rèn)為：當(dāng)接閃桿高度較低（h<0.4hr），且雙桿之間的距離較近時，使用折線法計算的保護(hù)范圍小于滾球法計算的保護(hù)范圍，設(shè)計或技術(shù)評價時，宜采用折線法計算。反之，則宜采用滾球法計算。在防雷工程設(shè)計或技術(shù)評價時，應(yīng)用此方法對提高建筑物的理論防雷安全系數(shù)有重要參考意義。

【關(guān)鍵詞】防雷設(shè)計；保護(hù)范圍；計算方法；探討

引言

在建設(shè)項目防雷設(shè)計及技術(shù)評價工作中，直擊雷保護(hù)范圍的確定和校核是一項首要和基本環(huán)節(jié)。直擊雷保護(hù)范圍的計算方法主要有折線法和滾球法兩種，不同的計算方法所得到的保護(hù)范圍不盡相同。但在實際設(shè)計和評價中如何決擇，對提高建筑物防雷的理論安全系數(shù)卻是一個不容忽視的問題。本文以高度相同的多支接閃桿為例，就以上兩種計算方法作一分析對比，供大家參考。

1.兩種計算方法分析比較

1.1單支接閃桿保護(hù)范圍的分析比較

1.3.2滾球法

下面由例子來求證兩種計算方法所得保護(hù)范圍的差異。有一半徑R=20米的圓形堆場，周邊等距離分布三支高度25 m的接閃桿，接閃桿間的距離D=56 m，堆物的最大高度hx=11.7 m，校驗此堆場中的物體是否處在直擊雷保護(hù)范圍內(nèi)？

當(dāng)采用折線法時，由三支接閃桿組成的三角形頂點(diǎn)處在11.7m高度的保護(hù)半徑按單支計算， rx=（1.5h-2hx）P=14.1m， 兩桿間的保護(hù)范圍按雙支計算，其最低保護(hù)高度h0=h-=17 ≥hx ，相鄰兩接閃桿間hx水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度bx，由查bx曲線表求得bx=8.6m，兩桿連線的外側(cè)堆物所需保護(hù)的最大寬度W=20-=3.84 m，由上可知bx>W，即在兩桿連線外側(cè)的堆物也處在直擊雷保護(hù)范圍內(nèi)。

根據(jù)折線法三支接閃桿保護(hù)范圍的確定規(guī)則，只要bx≥0，則三支接閃桿所確定的三角形內(nèi)部均處于直擊雷保護(hù)范圍內(nèi)。采用折線法計算時，堆場中的物體處在直擊雷保護(hù)范圍內(nèi)，其在hx水平面上保護(hù)范圍如圖5所示。

但事實并非如此，從保護(hù)范圍平面圖中可以看出三支接閃桿所確定的三角形中心部位并沒有處在保護(hù)范圍內(nèi)即圖5的陰影部分。因此，折線法所確定的三支等高接閃桿保護(hù)范圍存在保護(hù)空隙。

當(dāng)采用滾球法時，每支桿外側(cè)三角形頂點(diǎn)處， hx水平面上的保護(hù)半徑rx=10.04 m，兩桿間保護(hù)寬度，三支接閃桿所確定的三角形中心部位保護(hù)范圍按以下方法確定。當(dāng)滾球從上空下落 （滾球半徑hr=45m） ，球體同時觸及三支接閃桿時，球體與三支接閃桿頂端所形成的圓面的半徑R1==32.33 m，接閃桿保護(hù)的最低保護(hù)高度=11.3 m，從以上計算得：三支接閃桿所確定的三角形中心部位的最低保護(hù)高度小于被保護(hù)物的高度即h0

以上例子說明，當(dāng)接閃桿高度h=0.56hr（h>0.4hr），兩桿距離D=56（D>hr）時，采用折線法得出保護(hù)范圍大于采用滾球法得出的保護(hù)范圍。

3.結(jié)論

折線法和滾球法是防雷設(shè)計和評價過程中兩種常用的計算方法，但在實際應(yīng)用中，以提高理論安全系數(shù)為原則而有所選擇，本文通過計算比較，得出以下四點(diǎn)初步結(jié)論：

（1）從保護(hù)范圍的大小來看，當(dāng)接閃桿高度較低（h<0.4hr）、兩桿的距離較近（D

（2）從保護(hù)范圍的嚴(yán)密性來看，當(dāng)采用三支以上接閃桿作聯(lián)合接閃器時，折線法所確定的保護(hù)范圍存在保護(hù)空隙。而滾球法則可以全面保護(hù)。

（3）滾球法中的滾球半徑hr=10I0.65，其中I為雷電流幅值，它與雷電流幅值有關(guān)，由滾球法得出的保護(hù)范圍反映了雷電流的大小。而折線法沒有考慮雷電流的大小。

（4）滾球法指出物體高于滾球半徑部分將有可能遭受雷擊。而折線法只是當(dāng)高度大于30m時，考慮了高度對保護(hù)范圍的影響。

綜上所述，在防雷設(shè)計和技術(shù)評價中，對于大型建筑物接閃器的保護(hù)范圍宜采用滾球法計算，對于小型物體可采用折線法計算其保護(hù)范圍。接閃器的高度不能單一地采用折線法或滾球法來確定，而是要從實際出發(fā)，具體工程具體分析，才能制訂出一套安全合理的保護(hù)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會.建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-2010.北京：中國計劃出版社，2011

[2] 電力工業(yè)部科學(xué)技術(shù)司.交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合DL/T620-1997.