接闪器保护范围相关问题论文

附录四滚球法确定接闪器的保护范围1．单只避雷针的保护范围应按下列方法确定（附图4．1）。

（1）当避雷针高度h小于或等于hr时：①距地面hr处作一平行于地面的平行线；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。

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xxˊ平面上和在地面上的保护半径，按下列计算式确定：（附4．1）（附4．2）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，按本规范表5．2．1确定（m）；hx——被保护物的高度（m）；r0——避雷针在地面上的保护半径（m）。

（2）当避雷针高度h大于hr时，在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。

其余的做法同本款第（1）项。

（附4．l）和（附4．2）式中的h用hr代人。

2．双支等高避雷针的保护范围，在避雷针高度h小于或等于hr的情况下，当两支避雷针的距离D大于或等于时，应各按单支避雷针的方法确定；当D小于时，应按下列方法确定（附图4．2）。

（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按下式计算：（附4．3）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 按下式确定：（附4．4）该保护范围上边线是以中心线距地面的hr一点O’为圆心，以为半径所作的圆弧AB。

（3）两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在任一保护高度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逐点确定（见附图4．2的1—1剖面图）。

确定BCO、AEO、BEO 部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。

（4）确定xxˊ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为圆心作弧线与四边形AEBC相交；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。

避雷针的爰护范围摘要本文争论了避雷针的感应静电场掌握原理，说明白避雷针应用的环境性，提出了对避雷针（接闪器）的选择和设计的几点建议。

关键词避雷针接闪器建筑物防雷笔者在"避雷针爰护范围的理论与试验"⑴一文中介绍了避雷针爰护范围的主要历史资料，本文重要从物理学的角度，也就是从感应静电场掌握的角度争论这个问题。

可供防雷工作者参考，如有谬误之处欢迎同行和读者批判指正。

1.避雷针是引雷针1.1为避雷针正名避雷针实际上是引雷针，它的爱护作用是拦截闪电打在自己身上，从而使建筑物避开患病直接雷击，它把雷电的能量沿着引下线平安地导入地中；它不能阻挡雷电的行进，也不能消退雷电。

现在只有中国和日本仍旧使用"避雷针”这个名词；英国和美国都把它称为"导电针""我国称它为"接闪器"等等。

由于我们祖先用的是象形文字系统，望文生义是我们的习惯，为了避开误会"避雷针"的爱护原理，有人提出"要为避雷针正名"的建议。

在防雷学科本科的教科书《高电压工程学》中，接受直接雷击的防雷装置称为接闪器，避雷针是接闪器的一种，是棒形的；接闪器的形式还包括：避雷带、避雷网和法拉第笼（金属箱体和罐体）等。

2.2击选择性原理接闪器是依据雷击选择性原理设计的。

雷电先导放电的路径听从于统计规律，在全部可能放电的方向中，最主要的方向打算于最大电场强度。

雷雨云中的电荷积集到肯定密度，首先从云中某处产生空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向是随机的, 不受地面物体的影响。

雷雨云下面的地面和地物受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各地物表面的电场强度增加。

当下行先导流注进展到某种高度，即所谓雷电定位高度H1处时，大气电场开头被地物感应电场所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场强度方向进展。

当下行先导流注行进到雷击高度H2后，某一个或几个地物表面电场强度达到了击穿空气的数值，该地物就会产生迎面先导流注，它向上进展与下行先导流注汇合，然后就产生剧烈的主放电，该地物就遭到了雷击。

直击雷接闪器的研究[摘要]本文介绍了直击雷危害的相关知识，对直击雷接闪器的原理与保护范围计算进行了系统的阐述，以提高建筑物防雷的可靠性和安全性。

[关键词]直击雷接闪器接地屏蔽地网中图分类号：td327.3 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）11-0253-021 雷电基本理论通常所谓雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层与大地之间的迅猛的放电。

通常雷击有三种形式：其一是直击雷，是指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。

其二是感应雷，是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围内带上异种电荷。

当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面上某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象。

其三是球形雷，在雷电频繁的雷雨天，偶然会发现紫色，红色，灰红色，蓝色的“火球”。

这些火球有时从天空降落，然后又在空中或沿地面水平方向移动，有时平移有时滚动。

这种火球能通过烟囱，开着的窗户，门和其它缝隙进入室内，或者无声地消失，或者发出丝丝的声音，或者发生剧烈的爆炸。

球形雷发生的机会很少，存在时间又十分短暂，所以对它的研究十分困难，它的成因目前为止并没有完满的解释。

2 接闪器原理到目前为止防直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，然后通过良好的接地装置迅速而安全地把它送回大地。

当高空中出现雷云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷云相反的电荷，然而接闪器都处于地面上建筑物的最高处，与雷云的距离最近，以致接闪设备附近空间电场强度相对比较大，比较容易吸引雷电先驱，使主放电集中在它上面，因而在它附近尤其是比它低的物体受雷击的几率就大大减少。

由于接闪器都与大地有良好的电气连接，使大地积存的电荷能量迅速与雷云的电荷中和。

这样由雷击而造成的过电压的时间大大的缩短，雷击危害性就大大减少。

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。

接闪器保护范围计算方法及应用摘要本文讨论利用滚球法计算接闪器保护范围的方法及在实际工作中的应用,针对实际工作中出现的具体问题举例说明根据被保护对象的结构、类型以及接闪器安装位置的不同，应如何科学、合理的选取相应的参考地面（与滚球体相切的水平面），这样才能准确的计算出接闪器的保护范围，为判断防直击雷装置是否完善提供技术依据。

关键词：接闪器，保护范围，计算方法1 引言接闪器是指能拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及用作接闪的金属屋面、金属构件等，是外部防雷装置的重要组成部分之一。

计算接闪器保护范围是判断被保护对象是否完全处于直击雷防护区域内的主要技术手段和方法，是防雷业务工作中的重要内容之一。

由于被保护对象的结构、形状、类型以及接闪器布置方式、布置位置的不同，使得接闪器保护范围的计算变得更加繁杂，需要考虑的因素要更加全面。

根据国家规范标准[1]的要求，我国目前计算接闪器保护范围的方法是“滚球法”，笔者在长期学习和多年实践的基础上，对实际工作中遇到的容易混淆和忽视的一些问题进行阐述，通过典型事例说明如何运用好“滚球法”科学的计算接闪器的保护范围，避免由于理解偏差、计算方法错误导致在工作中埋下防雷安全隐患。

2 滚球法的概念及原理滚球法是国际电工委员会（IEC）推荐的接闪器保护范围计算方法之一，我国现行的《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010也采纳了滚球法确定接闪器的保护范围。

它的计算原理是以某一规定半径（即滚球半径，30m、45m、60m）的球体，在装有接闪器的建筑物或设施上滚过，滚球体由于受建筑物或设施所安装的接闪器的阻挡并与平行与地面的接地导体或地面相切而无法触及到某些范围，这些范围就是接闪器的保护范围（图1）。

图1 通过滚球法确定接闪器保护范围Fig.1 Rolling Ball Method to determine the scope of lightning protection3 滚球法确定接闪器保护范围的计算方法按接闪器的形式可分为接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及其它形式的接闪导体，根据防雷规范[1]要求，接闪带、接闪线、接闪网的保护范围均可按接闪杆保护范围的计算方法进行确定，本文通过对安装在建筑物上接闪带、接闪杆保护范围的计算来说明运用滚球法应注意的问题。

确定接闪针（线）保护范围常用方法分析与比较刘得军　王　凯　李亚南　曹文浩（北京特种工程设计研究院）摘　要：在防雷设计中，合理确定接闪系统的保护范围，使接闪系统经济可靠是十分重要的。

本文从技术角度对确定接闪针（线）的保护范围常用方法进行了分析与比较。

关键词：接闪；先导模拟；滚球法；折线法；引雷空间０　引言雷云放电过程具有很大的随机性，在防雷设计中，一般采用接闪针（线）作为接闪装置，经过多年的研究与实验发现，雷云对接闪针（线）的放电具有一定的统计规律，接闪系统存在着一个具有较低绕击率的空间范围。

因此，接闪装置的设计要根据被保护物的空间大小来确定接闪针（线）的保护范围。

国内外比较常用的确定接闪针（线）的保护范围方法主要有以下四种：（１）折线法；（２）滚球法；（３）引雷空间法；（４）先导模型法。

上述几种方法不是为了改变避雷针的保护范围，只是随着对雷击现象的研究越来越深入、认识越来越多，对接闪针（线）的保护范围的计算与其实际的保护范围越来越接近。

１　折线法早期关于接闪针保护范围的确定与研究，都是通过观察雷电放电的照片、在高电压实验室以一定的缩比模型进行模拟雷击放电试验为主要依据。

虽然科学家自己根据观察和试验提出的保护范围不尽相同，但主流观点认为保护范围是圆锥形的。

折线法又称保护角法，是最早被用来评价接闪器防雷效果的一种方法。

早期很多国家的标准和部分国家的现行标准也是采用折线法。

按折线法计算，接闪针的保护范围从上至下呈圆锥体状，接闪针的高度越高，其保护范围所覆盖的体积就越大。

２０世纪初，对接闪针的保护角进行估算是研究的主要任务。

根据美国的经验，一般情况采用６３°保护角、重要设施采用４５°保护角；英国则认为４５°的保护角只能保护一般建筑，重要设施的保护角度不应超过３０°。

我国现行的电力行业标准中均使用折线法确定接闪针（线）的保护范围，将接闪针上、下分为两个半高度形成以接闪针为轴线的圆锥形状空间区域，两段固定斜率的直线段所组成的折线来确定接闪针的保护范围［１］。

试论接闪器的保护范围及其应用卢敏1，付智斌2，陈力1(1.江西省防雷中心，江西南昌330046；2.江西省气象局政策法规处，江西南昌330046)摘要：讨论了接闪器的布置方法及其保护范围的确定方法，并针对应用中出现的一些问题提出了具体的解决方案。

关键词：接闪器保护应用接闪器是指直接截受雷击的避雷针、避雷带、避雷线、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。

接闪器的保护范围是雷电防护工作中应用广泛，重要而又较难掌握的概念之一。

笔者在长期学习和实践的基础上，试图通过本文对这一概念进行综述，并对其应用中容易混淆和忽视的一些问题进行阐述，以期更好地掌握和应用好这一概念。

1 接闪器的布置方法1.1 IEC61024－1标准布置IEC61024－1《建筑物防雷》的相关内容为：当符合表1的要求时，接闪器的布置就是合适的。

在设计接闪器时，可单独或任意组合地采用以下方法:(1) 保护角法；(2) 滚球法；(3) 网格法。

保护角法是以滚球法作为基础，以等效法计算而得，使保护角保护的空间等于滚球法保护的空间。

它适用于简单建筑物或较大建筑物的小部分，但其有几何学上的局限性，不适合于高度超过所选防雷装置保护级别对应的滚球半径的建筑物。

当根据IEC61024－1和表1排除了采用保护角法进行接闪器设计时，应采用滚球法确定建筑物的各个部分及区域的被保护空间。

滚球法适合于复杂形状的建筑物。

网格法是用防雷网格形导体以给定的网格宽度和给定的引下线间距盖住需要防雷的空间。

它是一种老的通用方法，即法拉第保护型式，特别适用于平面的保护。

1.2 GB50057－94标准布置GB50057－94国家防雷标准的相关内容为：接闪器的布置应符合表2的规定。

可单独或任意组合采用滚球法、避雷网。

表2是参考IEC61024－1国际防雷标准的2.1.2款及表1，并结合我国具体情况和以往的习惯做法而定的。

2 接闪器保护范围的确定方法接闪器保护范围的确定，有许多种方法，如直线法、折线法和滚球法等。

基于先导传播模型的化工户外装置区排放设施接闪器保护范围研究罗佳俊; 周长江; 蔡剑碧【期刊名称】《《电气技术》》【年(卷),期】2019(020)011【总页数】4页(P73-76)【关键词】直击雷设计步骤; 电气-几何模型; 保护角几何法【作者】罗佳俊; 周长江; 蔡剑碧【作者单位】深圳市盾牌防雷技术有限公司广东深圳 518132; 克拉玛依市气象局新疆克拉玛依 834000; 广东海洋大学广东湛江 524088【正文语种】中文户外化工排放设施是指化工户外生产装置内附属的排放易燃易爆气体、燃烧尾气、可燃粉尘的放散管、呼吸阀、排风管、放空口等设施。

这些设施通常位于生产设备顶部和外侧上部，持续、间接或者在发生停车事故时排放可燃爆炸气体或者粉尘。

如果遭受直接雷击，可能引起爆炸和火灾，但这种可能性极小。

大多数化工厂都位于空旷地带，户外化工排放设施为露天的或对大气敞开的，易于消散，一旦点燃，其爆炸压很低，不易造成危害。

《钢质海船入级规范》规定对液货船，位于桅杆顶端或其附近的可燃气体通风口应由接闪器进行保护，接闪器应高出通风口至少2m[1]。

考虑到液货船的工作场所是海上，空气流通比较好，很难形成爆炸危险浓度。

另外，户外化工装置均为金属结构，与带电雷云形成的静电场更加复杂，发生雷击时，雷电可能击中户外装置的任何部位，而雷击建筑物时，通常击在接闪器或者高出建筑物的附属排放设施上。

因此，化工户外排放装置与建筑物附属的排放装置在雷击概率上有本质上的不同，但是在设计化工户外排放装置的直击雷防护时，很多人仍然采用《建筑物防雷设计规范》关于突出屋面的风帽、放散管的防雷设计原则，结果造成了不必要的浪费，保护效果也不好。

对鄂尔多斯市五家煤化工企业方圆3km范围内2013—2017年的地闪进行统计分析发现，最高的雷击大地密度达到1.33次/km2·a，询问调查发现，这5年内并没有一个煤化工企业因为雷击而造成事故。

户外排放设施在进行直击雷防护设计时首先要确定哪些排放设施应该安装接闪器进行保护，哪些排放设施可以利用本体进行接闪，哪些排放设施已经处在周围更高构筑物的保护范围内。

浅谈现代高层建筑防雷接闪器浅谈现代高层建筑防雷接闪器【摘要】随着经济社会的快速发展，越来越多的各类高层建筑拔地而起，并已经逐渐成为现代城市的形象和标志。

但是由于相对孤立且海拔较高，高层建筑已然成为雷电频繁侵袭的对象，而由此造成的灾害损失也明显呈现逐年扩大趋势。

笔者以新版《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010)为根本，从现代高层建筑直击雷防护的三个部分对其接闪器的布设和安装进行了重点探析。

针对侧击雷防护，笔者重点分析了水平接闪带和均压环的区别和联系，并创造性地提出侧击雷防护接闪器的布设方案，以求达到更好的效果。

高层尤其是超高层建筑在做好顶部直击雷防护的同时，应充分利用建筑物侧面金属构件和防雷接闪器，从整体上构筑“法拉第笼”结构体系，才能达到良好的整体防护效果，减少雷击损失，保障人民生命和财产的安全。

其他例如ESE避雷针、消雷器等是否可以提前接闪、中和电荷，还是会引来更多雷电、增加雷击频度，这些都是不明确的问题，国内技术标准也未给予明确，所以笔者认为应该慎用。

4.3 金属屋面现代高层建筑为了美观，外墙较多采用金属或玻璃幕墙。

幕墙上封口位于女儿墙外侧，属于屋顶周边，非常容易受到雷击，且幕墙与女儿墙之间的封顶金属板（多为铝制盖板）是良好的导电体，一般面积较大，故可利用作为接闪器。

高层建筑要利用屋顶金属板作为接闪器，须满足：板间的连接应是持久的电气贯通；金属板无绝缘被覆层（氧化保护膜与保护油漆不属于覆盖层）。

参照国际防雷技术标准(IECl024-1.1993)和日本、美国等国的防雷标准，再加上国内外对高层金属幕墙的实施经验，笔者认为高层建筑顶作为接闪器的铝板厚度应为2.5mm-3mm比较适宜。

4.4 其他金属构件依据“新设计规范”第5.2.8条，现代高层建筑也可利用屋顶上永久性的金属构件作为接闪器。

例如：有着不锈钢栏杆的上人屋面女儿墙，可在其下暗敷扁钢与栏杆、支架及引下线焊接牢固；而作为接闪器，金属栏杆须采用直径不小于25mm的厚壁钢管。