改進(jìn)滾球法確定多支避雷針間保護(hù)范圍

本文根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50057-94)中滾球法的定義,提出了雙支避雷針保護(hù)范圍上邊線的圓心離地面高度的正確計(jì)算方法,準(zhǔn)確設(shè)計(jì)保護(hù)范圍。

滾球法計(jì)算多支不等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍的新算法 馬蕾王麗路平 （國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院北京市100094） 摘要：目前，滾球法計(jì)算位置不規(guī)則且高度不等的多支避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍，該領(lǐng)域仍屬 空白。筆者根據(jù)滾球法的計(jì)算原理，結(jié)合多個(gè)工程實(shí)例，研究出一整套用于計(jì)算多支不等高 避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍的通用算法，并利用計(jì)算機(jī)編程將該算法在軟件上得以實(shí)現(xiàn)。本文首先 以工程中的防雷設(shè)計(jì)實(shí)例介紹該算法的具體步驟，然后給出適用于任意情況的通用算法，最 后提供了利用計(jì)算機(jī)編程的算法流程圖。 關(guān)鍵詞：滾球法；聯(lián)合保護(hù)范圍；有效球面；防雷設(shè)計(jì)軟件 依據(jù)dl/t620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》，折線法計(jì)算多支避雷針 聯(lián)合保護(hù)范圍是基于其確定雙支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍的算法。四支及以上等高避雷針?biāo)纬?的四角形或多角形，可先將其分成兩個(gè)或數(shù)個(gè)三角形，然后分別按照三支等高避雷針

1．單支避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)按下列方法確定（附圖4．1）。 （1）當(dāng)避雷針高度h小于或等于時(shí)： ①距地面處作一平行于地面的平行線； ②以針尖為圓心，為半徑，作弧線交于平行線的a、b兩點(diǎn)； ③以a、b為圓心，為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切；從此弧線起到地面止就是保護(hù)范圍。保護(hù)范圍是一個(gè)對(duì)稱 的錐體； ④避雷針在高度的xx＇平面上和在地面上的保護(hù)半徑，按下列計(jì)算式確定： 式中rx－－避雷針在hx高度的xx＇平面上的保護(hù)半徑（m）； hr－－滾球半徑，按本規(guī)范表5．2．1確定（m）； hx－－被保護(hù)物的高度（m）； ro－－避雷針在地面上的保護(hù)半徑（m）。 （2）當(dāng)避雷針高度h大于時(shí)，在避雷針上取高度的一點(diǎn)代替單支避雷針針尖作為圓心。其余的作法同本款第（1）項(xiàng)。（附4.1） 和（附4.2）式中的h用代入。 2．雙支等高避

避雷針及避雷線保護(hù)范圍分析

避雷針避雷線的保護(hù)范圍

根據(jù)滾球法的原理,用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法,對(duì)多支不等高避雷針的保護(hù)范圍的計(jì)算方法進(jìn)行了推導(dǎo),得出結(jié)論:多支不等高避雷針的保護(hù)范圍是可以計(jì)算的,但因計(jì)算過程過于繁瑣,因此最好用軟件編程的方式來進(jìn)行這項(xiàng)工作。相比一兩支避雷針或多支等高避雷針,多支不等高避雷針在提高防雷安全性和降低經(jīng)濟(jì)成本方面有較大優(yōu)勢(shì)。

1、引言眾所周知,避雷針越高則安裝難度越大、成本也高、承受的風(fēng)險(xiǎn)也越大。如何求解避雷針高度,使設(shè)計(jì)出來的避雷針既能夠達(dá)到恰到好處的效果又經(jīng)濟(jì)不浪

避雷針、避雷線的保護(hù)范圍ppt課件

避雷針及避雷線保護(hù)范圍分析 (2)

避雷針的保護(hù)范圍.

避雷針保護(hù)范圍及其計(jì)算 避雷針，又名防雷針，是用來保護(hù)建筑物、高大樹木等避免雷擊的裝置。當(dāng) 雷云放電接近地面時(shí)它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變。在避雷針的頂端，形成局部電場(chǎng)集 中的空間，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針放電，再通過接 地引下線和接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。 用折線法計(jì)算避雷針保護(hù)范圍的方法： 1、單支避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 2、雙支等高避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 3、雙支不等高避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 1、單支避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 h h/2 1.5hp hx ha rx hx平面上的保護(hù)范圍 避雷針在地面上的保護(hù)半徑為 r=1.5h。 式中r——保護(hù)半徑（米）；h——避雷針高度（米）。在被保護(hù)物高度 hx水平面上的保護(hù)半徑為 rx=（h-hx）p=hap； 式中rx—避雷針在hx水平面上的保護(hù)半徑（米）； hx—被保護(hù)物的高度

提前放電避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算： 提前放電時(shí)間：=25微秒 保護(hù)半徑計(jì)算公式：按nfc17-102規(guī)定，針尖應(yīng)高于被保護(hù)物水平面2m以上。當(dāng)避雷針 的安裝高度h不同時(shí)，其保護(hù)半徑為rp遵循以下計(jì)算公式： 計(jì)算公式應(yīng)考慮被保護(hù)物的防雷等級(jí)，當(dāng)?shù)氐睦妆┗顒?dòng)，及地質(zhì)地貌。 避雷針的保護(hù)半徑rp與高度h，搶先啟動(dòng)時(shí)間，避雷針型號(hào)，以及與所選的保護(hù)級(jí)別有關(guān)。 其中：rp為某一高度避雷針的保護(hù)半徑 h為避雷針高度 d為滾球半徑，按法國nfc17-102規(guī)定：第一類防雷建筑物為20m,第二類防雷建 筑物為45m,第三類防雷建筑物為60m. 為避雷針的上行搶先距離 =v(m/us)*v為先導(dǎo)傳播速度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明v≈1m/us 示例如下： 現(xiàn)場(chǎng)被保護(hù)物為三類防雷建筑物，滾球半徑d=60m當(dāng)避雷針高度在35米時(shí)，其保護(hù)半徑: =81.

介紹了建筑物頂避雷針滾球基準(zhǔn)面的選取依據(jù)和方法。

介紹了國際電工委(iec)推薦的,我國也已作為國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行的避雷針防直擊雷防護(hù)范圍的滾球算法,并比較以前我國使用的折線法,分析了確定保護(hù)級(jí)別應(yīng)考慮的因素及滾球算法的科學(xué)性。

利用幾何原理,對(duì)三支不等高避雷針保護(hù)范圍的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析求證,推導(dǎo)出避雷針的垂直保護(hù)范圍和側(cè)面保護(hù)范圍的高度計(jì)算公式。通過公式計(jì)算,可直接確定某一點(diǎn)的避雷針保護(hù)高度。

作者用matlab工具開發(fā)了一套教學(xué)輔助軟件,實(shí)現(xiàn)了避雷針保護(hù)范圍的三維顯示和程序化分析。該軟件可分別用折線法和滾球法表示單根和多根避雷針的保護(hù)范圍,并能對(duì)被保護(hù)物是否在保護(hù)范圍內(nèi)做出判斷。在教學(xué)過程中的應(yīng)用表明,該軟件可有效提高教學(xué)效率,極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

雙支避雷針保護(hù)范圍的確定是多支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍確定的基礎(chǔ),確定避雷針保護(hù)范圍的最簡(jiǎn)潔方式是采用繪圖法,本文從避雷針的保護(hù)范圍圖形結(jié)構(gòu)、圖形布局設(shè)計(jì)、類的設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)四方面介紹了雙支避雷針保護(hù)范圍繪圖軟件的面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)方法。

本文基于滾球法原理,認(rèn)為多針避雷針的防雷保護(hù)范圍包含直擊防護(hù)范圍和側(cè)擊防護(hù)范圍兩種,提出了對(duì)樞紐變電站多針防雷范圍計(jì)算方法。依據(jù)滾球法模型,建立空間坐標(biāo)系,計(jì)算擊距,并求解三支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍,再轉(zhuǎn)化為多支避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍。

利用海倫公式等數(shù)學(xué)工具，推導(dǎo)出3支等高避雷針間內(nèi)側(cè)的保護(hù)范圍上邊界面位置，并得出該保護(hù)范圍界面最低點(diǎn)的高度h0計(jì)算式，及介于h0至針高h(yuǎn)之間高度為hy，且平行于地面的平面上的保護(hù)范圍截面計(jì)算方法等較為全面的結(jié)果，最終達(dá)到將已知的數(shù)值代入計(jì)算式，得出有關(guān)的數(shù)值后，用一把尺子和一支圓規(guī)就可按比例繪出3支等高避雷針保護(hù)范圍。

目前,滾球法計(jì)算位置不規(guī)則且高度不等的多支避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍仍屬空白。筆者根據(jù)滾球法的計(jì)算原理,結(jié)合多個(gè)工程實(shí)例,研究出一整套用于計(jì)算多支不等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍的通用算法,并利用計(jì)算機(jī)編程將該算法在軟件上得以實(shí)現(xiàn)。以工程中的防雷設(shè)計(jì)實(shí)例介紹該算法的具體步驟,給出適用于任意情況的通用算法,提供了利用計(jì)算機(jī)編程的算法流程圖。

目前,滾球法計(jì)算位置不規(guī)則且高度不等的多支避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍仍屬空白。筆者根據(jù)滾球法的計(jì)算原理,結(jié)合多個(gè)工程實(shí)例,研究出一整套用于計(jì)算多支不等高避雷針聯(lián)合保護(hù)范圍的通用算法,并利用計(jì)算機(jī)編程將該算法在軟件上得以實(shí)現(xiàn)。以工程中的防雷設(shè)計(jì)實(shí)例介紹該算法的具體步驟,給出適用于任意情況的通用算法,提供了利用計(jì)算機(jī)編程的算法流程圖。

在變電所設(shè)計(jì)中，為了防止直接雷擊電力設(shè)備，通常采用多支等高避雷針進(jìn)行保護(hù)，避雷針保護(hù)范圍計(jì)算方法是折線法，參照規(guī)范為《dl/t620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》。本文簡(jiǎn)單介紹了折線法和滾球法確定避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法，并通過實(shí)例對(duì)折線法和滾球法保護(hù)范圍進(jìn)行了分析對(duì)比。