避雷针、避雷线保护范围

避雷针的防护范围计算方法常用避雷针(这里仅指单针)保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法，为此，就“折线法”和“滚球法”的计算进行了初步的分析和探讨，得出：“折线法”的主要特点是设计直观，计算简便，节省投资，但建筑物高度大于20 m以上不适用；“滚球法”的主要特点是可以计算避雷针(带)与网格组合时的保护范围，但计算相对复杂，投资成本相对大。

在避雷针保护范围的计算方法中，“折线法”是比较成熟的方法。

近几年来,国标中规定的“滚球法”也开始得到同行的认同，但在实际运用中，“滚球法”也碰到一些问题，特别是在计算天面避雷针保护范围的时候。

因此有必要对电力系统常用的“折线法”和国标的“滚球法”进行比较分析，发现其中存在的问题。

1“折线法”避雷保护计算“折线法”在电力系统又称“规程法”，即单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。

L/ 620—997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准就规定了单支避雷针的保护范围，见图。

1.1避雷针在地面上保护半径的计算计算避雷针在地面上的保护半径可用公式式中：Rp——保护半径；h——避雷针的高度；P——高度影响因数。

其中，P的取值是：当h≤30 m，P＝1；当30 m的h的纯数值；当h＞20 m时，只能取h=120 m。

1.2被保护物高度hp水平面上保护半径的计算a)当hp≥0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径式中：Rp——避雷针在hp水平面上的保护半径；hp——被保护物的高度；ha——避雷针的有效高度。

b)当hp＜0.5h时，被保护物高度hp水平面上的保护半径2“滚球法”避雷保护计算“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。

我国建筑防雷规范G 50057—994(2000年版)也把“滚球法”强制作为计算避雷针保护范围的方法。

滚球法是以hR为半径的一个球体沿需要防止击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器(包括被用作接闪器的金属物)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。

避雷针的作用
使雷电电场发生畸变，将雷电吸引到避雷针 （线）上 将雷电安全导入地中 使位于其保护范围内的设备和建筑物免遭雷 的直击
避雷针的保护范围
电力行业标准—折线法 IEC标准—滚球法
两者存在较大差别 避雷针的保护范围是不够确切的
避雷针对接地电阻的要求
接地电阻（欧） 序号 1 2 接地网名称 调度通讯综合楼 通讯站（塔） 一般 <1 <5 高土壤电阻率 <5 <10
网作为屋面保护的接闪装置。
避雷网（带）分明装和暗
装两种。明装避雷网（带）一
般可用直径8mm的圆钢或截
面12x4mm2的扁钢做成。为
避免接闪部位的振动力，宜将
网（带）支起10～20cm，支持点间距取1~1.5m，应注意美
观和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于3mm的钢筋。
（4）避雷线
（5）避雷环 （6）接闪器的保护范围
4 避雷针（线）保护范围
避雷针（线）保护范围，在不同标准（规程、规范等）中规 定的不同，不同文献中推荐的计算方法不同。有人写文章说 这个对那个错，或说这个错那个对。这是误解。 所谓保护范围是指被保护物在此空间内可遭受雷击概率在 可接受值之内。各种文献规定的不同保护范围是允许遭受雷 击概率不同。例如，电力行标DL／T620-1997规定的避雷针 （线）保护范围内可能遭受雷击概率为0.1%，即保护范围可 靠率达0.999。又如，美国推荐性的IEEE Std 142-1991规定 的避雷针保护范围，滚球半径（击距）为30m，大约保护范 围内遭受雷击概率（绕击率）为0.1%，采用45m，大约为 0.5%。
避雷针（线）的防雷保护作用，在于它比被保护物高，能把雷 电从被保护物上方引向自身并安全泄入大地。因此，避雷针（线） 的引雷和安全泄入大地是至关重要的。 避雷针（线）的引雷作用，基本上是这样的，在雷电先导阶段， 避雷针（线）顶部聚积电荷，在发展先导和避雷针（线）顶端之间 通道中建立了很大电场强度，避雷针（线）迎面先导的产生和发展 大大加强这通道中的场强，最后选定击中避雷针（线），布置在靠 近避雷针（线）的被保护物比避雷针（线）低，由于避雷针（线） 的屏蔽和迎面先导作用，所以被保护物遭受雷击的概率很小。利用 避雷针（线）可实现直击雷保护。虽然这方法不是主动的，但能提 供99.5%至99.9%保护效果。对密闭在完全金属壳体（或金属网） 内被保护物才能提供完全保护。例如，人在金属壳体内或在停放的 金属壳体汽车内，能安全免遭雷击伤害。按避雷针（线）引雷性能， 确切名称应是“引雷针（线）”，在二十世纪五十年代，我国有的 学者称为《导闪针（线）》，后来在一些文献上称为《接闪器》或 《拦截器》。但因避雷针（线）这一名词已被广泛地使用，成为惯 用名词，一时难以变动。

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。

避雷针和避雷线的保护范围
防止设备遭受直击雷的危害，使雷击中在针、线上 （不会击在被保护的电气设备上）从而起到保护作用。 针—集中设备、变压器等，如受雷面积不大的变电站、 线—架空线路（保护效果较差，但范围较大）
一、单支避雷针 避雷针在地面上的保护半径为:r=1.5h
ha h
hx
h/2
图中：h为避雷针
的高度（m）；hx
为被保护物体的高
度（m）； rx 为在
高度为 hx 的水平面
上的保护半径
（m）。
h 在被保护高度 x 水平面上的保护半径确定：
r ①当 hx≥h/2时， =x (h- h)xp （p为高度影响系数）
(h≤30m时，p=1 , 30＜h≤120m时，
p

5.5
)
②当hx ＜h/2时
两线之间各横截面的保护范围，应由通过两避雷线点
及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定。O点的高
度如下式计算：
D
h0 h 4P
h
避雷线一般用于输电线路的直击雷防 hx
D / 4P
O
h/2
h0
护，常用保护角的大小来表示其对导
h
D
线的保护程度。保护角是指避雷线和
边相导线的连线与经过避雷线的垂直
线之间的夹角。雷击导线的概率随保
h0为两针保护范围上部边缘最低点的高度，计算如下：
两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
h0为两针间保护范围上部边缘最低点的高度(m)
h0=h-D/7p
当D=7pha时，bx=0
D/7P
ha
h hx

rx h0
D
rx
bx
h0 hx