不规则布置避雷针保护范围的确定

2012-12-23张强宜姜黔龙李发院李舟鑫

中低纬山地气象 2012年2期

关键词：滚球避雷针球体

张强宜，姜黔龙，李发院，李舟鑫

(1.贵州省黔西南自治州气象局，贵州兴义 562400;2.贵州省贞丰县气象局，贵州贞丰 562200)

不规则布置避雷针保护范围的确定

张强宜1，姜黔龙2，李发院2，李舟鑫1

(1.贵州省黔西南自治州气象局，贵州兴义 562400;2.贵州省贞丰县气象局，贵州贞丰 562200)

不规则布置避雷针主要是指避雷针对被保护对象体量不对称布置的情况，按照GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》附录的方法计算确定其保护范围比较繁琐;该文主要介绍确定常见的三针不规则布置避雷针保护范围的CAD作图法。

避雷针;保护范围;不规则布置;CAD制图

1 引言

在易燃易爆场所及危险化工仓库的检测过程中，除需要检测建筑物防雷、防静电装置外，还会遇到为这些建筑物提供直击雷击防护的单支、双支等高、双支不等高、四支等高矩形布置的避雷针的安全性能检测，在特殊的地理、地形环境条件下，也会出现利用三支不规则布置的等高(或不等高)避雷针进行防雷保护的情况。在确定避雷针保护范围时，一般情况下，采用GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》附录四给出的确定方法即可。然而，对于确定三支等高(或不等高)不规则布置的避雷针保护范围时，套用附录四中的公式确定其保护范围，就变得十分复杂，甚至让计算人员觉得束手无策。为了减轻这种情况下保护范围复杂的计算过程，我们根据保护范围滚球法定义，经过实践利用CAD作图法绘制保护范围，简单、方便、实用，提高了工作效率。

2 滚球法

根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》，滚球法就是以半径为hr的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器(包括被利用作为接闪器的金属物)，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。

用滚球法计算避雷针(带、线)的保护范围是采用于IEC标准推荐的防雷技术标准中，从GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》开始启用，一直沿用到目前的GB50057-2010，这种保护范围的计算比原GB57-83采用的45°折线法复杂一些，而且容易造成误解，特别是单针保护范围计算中，如设置在建筑物顶避雷针的高度起点从何算起?多针保护范围的计算和作图则更是比45°折线法复杂。

3 不规则布置避雷针保护范围

所谓不规则布置避雷针主要是指避雷针对被保护对象体量不对称布置情况，双针、四针通常都是对称布置，单针一般设置在建构筑物某边的中心位置，这些情况下保护范围比较容易确定，本文仅主要介绍三针不规则布置情况下，采用CAD作图确定保护范围的方法。

①如图1是半径为hr的球体滚到A、B、C 3支等高避雷针上的情形，避雷针支起球体使之不能触及地面，球体重心在3针所围成的“△”(三菱柱体空间)上方。这里所介绍的方法也是以此为前提条件，结合《规范》附录四中的方法使用。

②如图2是图1中3支避雷针顶部的平面图，在防雷设施检测过程中，A、B、C位置及3点间(即3支避雷针之间)的距离是可以测量的，而△ABC必然内接于一个半径为Rh的圆。通过繁杂的数学运算后可以得出Rh的值，但为了减少计算，建议用AutoCAD作出3支避雷针的位置A、B、C点，经过A、B、C 3点作一个圆并找到圆心O点，打开AutoCAD界面菜单中的“工具”→“查询”→“距离”可以查出圆的半径Rh的值，按作图比例换算成实际距离即可。M点是AO延长线与该圆的交点，则AM=2Rh，同理可作出BO延长线与该圆的交点N及CO延长线与该圆的交点P。

③图3是假想M点处有一支避雷针与A点处避雷针等高，则两针间的距离D=2Rh，圆弧AM是两针内侧所在垂直平面上保护范围上边线，在“△”内部保护范围按此方法确定：圆弧AM绕中垂线OO1旋转一周就是3支等高避雷针保护范围的上表面，此表面上任何一点高度都可以套用《规范》附录四中的计算公式(附录4.4)确定。如果避雷针高度h大于hr，在条件允许下假设某高度平面为“地面”，使避雷针高度“小于”或“等于”hr就可以计算了。为了减少计算也可以用AutoCAD作图直接查询，如果对数据精度要求不高也可以用三角尺和圆规作图测量。

④要确定“△”外侧的保护范围，则将3支等高避雷针的每2支看成2等高避雷针，按GB50057-2010《建筑物防雷设计》附录4中双支等高避雷针的保护范围计算方法确定即可。

4 单针特殊位置保护范围

图3 等效双针保护范围示意图

有时被保护对象位置比较特殊，如图4所示，避雷针设置在被保护对象后面的山坡上，此时，避雷针高度起点怎样计算呢?按照滚球法计算避雷针在不同高度上保护范围公式是个非线性函数，因此，避雷针高度计算不同的起点得出的同一平面上的保护范围会相差很大。常见的有2种避雷针高度起点计算观点：一是以避雷针底部为高度的其实计算点，二是从被保护物基础平面作为避雷针高度的其实计算点。