淺析重慶監(jiān)控立桿防雷設計“折線法”避雷保護計算

    “折線法”在電力系統(tǒng)又稱“規(guī)程法”，即單支避雷針的保護范圍是一個以避雷針為軸的折線圓錐體。620-997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》標準就規(guī)定了單支避雷針的保護范圍。

　　1.1避雷針在地面上保護半徑的計算

　　計算避雷針在地面上的保護半徑可用公式

　　式中：Rp——保護半徑；

　　h——避雷針的高度；

　　P——高度影響因數(shù)。

　　其中，P的取值是：當h≤30m，P＝1；當30 m的h的純數(shù)值；當h>20m時，只能取h=120m。

　　1.2被保護物高度hp水平面上保護半徑的計算

　?。?）當hp≥0.5h時，被保護物高度hp水平面上的保護半徑式中：Rp--避雷針在hp水平面上的保護半徑；

    hp——被保護物的高度；

　　ha——避雷針的有效高度。

　?。?）當hp＜0.5h時，被保護物高度hp水平面上的保護半徑

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　　2、“滾球法”避雷保護計算

　　“滾球法”是國際電工委員會(IEC)推薦的接閃器保護范圍計算方法之一。我國建筑防雷規(guī)范G 50057—994(2000年版)也把“滾球法”強制作為計算避雷針保護范圍的方法。滾球法是以hR為半徑的一個球體沿需要防止擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器(包括被用作接閃器的金屬物)或只觸及接閃器和地面(包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物)，而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護。滾球法確定接閃器保護范圍應符合規(guī)范規(guī)定，應用滾球法，避雷針在地面上的保護半徑的計算可見以下方法及圖2。

　?。?）避雷針高度h≤hR時的計算

　　距地面hR處作條平行于地面的平行線。以針尖為圓心、hR為半徑作弧線交于平行線A，兩點。以A，為圓心，hR為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切，這樣，從弧線起到地面就是保護范圍。保護范圍是一個對稱的錐體。避雷針在hP高度的xx’平面上和在地面上的保護半徑，按公式[2](4)計算確定式中：Rp——避雷針保護高度xx’平面上的保護半徑；

　　hR——滾球半徑，按表確定；

　　hp——被保護物的高度；

　　R0——避雷針在地面上的保護半徑。

　?。?）當避雷針高度h＞hR時的計算

　　在避雷針上取高度hp的一點代替單支避雷針針尖并作為圓心。

　　3、“滾球法”計算天面避雷針保護范圍存在的問題

　　3.1存在問題

　　用“滾球法”計算避雷針在地面上的保護，保護范圍可以很好地得到確認，但用“滾球法”計算天面避雷針保護范圍時卻存在較大的誤差。“滾球法”是以避雷針和被保護物所在平面為一無限延伸的平面作為前提的，當被保護物位于屋頂天面時，天面不是一個無限延伸的平面，況且，當滾球同時與避雷針尖和天面避雷帶接觸時，滾球和天面之間不存在確定的相切關系。因此《建筑物防雷設計規(guī)范》中給出的計算公式將不能直接運用。

　　在這種情況下，我們怎樣計算其保護范圍呢？由于天面不可延伸且形狀不規(guī)則，因此，根據(jù)滾球法計算保護范圍的原理，當避雷針位置確定后，滾球在以避雷針尖作為一個支點，以避雷帶上任一點作為另一支點滾動時，它在一定高度的保護范圍也將是一個不規(guī)則的圖形。從理論上講，要想知道被保護物體能否得到全面保護，我們需要計算出以避雷針尖為一個滾球支點，以避雷帶上的所有點作為另一個滾球支點時，用避雷針在一定高度的所有保護半徑來確定被保護物體能否完全得到保護。這種計算方法在實際應用中有一定的偏差。因此，我們需要尋找一種簡便的方法來計算被保護物體能否得到避雷針的完全保護。

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