不規(guī)則布置避雷針保護(hù)范圍的確定

張強(qiáng)宜，姜黔龍，李發(fā)院，李舟鑫

(1.貴州省黔西南自治州氣象局，貴州 興義 562400;2.貴州省貞豐縣氣象局，貴州 貞豐 562200)

不規(guī)則布置避雷針保護(hù)范圍的確定

張強(qiáng)宜1，姜黔龍2，李發(fā)院2，李舟鑫1

(1.貴州省黔西南自治州氣象局，貴州 興義 562400;2.貴州省貞豐縣氣象局，貴州 貞豐 562200)

不規(guī)則布置避雷針主要是指避雷針對(duì)被保護(hù)對(duì)象體量不對(duì)稱布置的情況，按照GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄的方法計(jì)算確定其保護(hù)范圍比較繁瑣;該文主要介紹確定常見(jiàn)的三針不規(guī)則布置避雷針保護(hù)范圍的CAD作圖法。

避雷針;保護(hù)范圍;不規(guī)則布置;CAD制圖

1 引言

在易燃易爆場(chǎng)所及危險(xiǎn)化工倉(cāng)庫(kù)的檢測(cè)過(guò)程中，除需要檢測(cè)建筑物防雷、防靜電裝置外，還會(huì)遇到為這些建筑物提供直擊雷擊防護(hù)的單支、雙支等高、雙支不等高、四支等高矩形布置的避雷針的安全性能檢測(cè)，在特殊的地理、地形環(huán)境條件下，也會(huì)出現(xiàn)利用三支不規(guī)則布置的等高(或不等高)避雷針進(jìn)行防雷保護(hù)的情況。在確定避雷針保護(hù)范圍時(shí)，一般情況下，采用GB50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄四給出的確定方法即可。然而，對(duì)于確定三支等高(或不等高)不規(guī)則布置的避雷針保護(hù)范圍時(shí)，套用附錄四中的公式確定其保護(hù)范圍，就變得十分復(fù)雜，甚至讓計(jì)算人員覺(jué)得束手無(wú)策。為了減輕這種情況下保護(hù)范圍復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，我們根據(jù)保護(hù)范圍滾球法定義，經(jīng)過(guò)實(shí)踐利用CAD作圖法繪制保護(hù)范圍，簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用，提高了工作效率。

2 滾球法

根據(jù)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，滾球法就是以半徑為hr的一個(gè)球體，沿需要防直擊雷的部位滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器(包括被利用作為接閃器的金屬物)，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(hù)的部位時(shí)，則該部分就得到接閃器的保護(hù)。

用滾球法計(jì)算避雷針(帶、線)的保護(hù)范圍是采用于IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦的防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，從GB50057-1994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》開始啟用，一直沿用到目前的GB50057-2010，這種保護(hù)范圍的計(jì)算比原GB57-83采用的45°折線法復(fù)雜一些，而且容易造成誤解，特別是單針保護(hù)范圍計(jì)算中，如設(shè)置在建筑物頂避雷針的高度起點(diǎn)從何算起?多針保護(hù)范圍的計(jì)算和作圖則更是比45°折線法復(fù)雜。

3 不規(guī)則布置避雷針保護(hù)范圍

所謂不規(guī)則布置避雷針主要是指避雷針對(duì)被保護(hù)對(duì)象體量不對(duì)稱布置情況，雙針、四針通常都是對(duì)稱布置，單針一般設(shè)置在建構(gòu)筑物某邊的中心位置，這些情況下保護(hù)范圍比較容易確定，本文僅主要介紹三針不規(guī)則布置情況下，采用CAD作圖確定保護(hù)范圍的方法。

①如圖1是半徑為hr的球體滾到A、B、C 3支等高避雷針上的情形，避雷針支起球體使之不能觸及地面，球體重心在3針?biāo)鶉傻摹啊鳌?三菱柱體空間)上方。這里所介紹的方法也是以此為前提條件，結(jié)合《規(guī)范》附錄四中的方法使用。

②如圖2是圖1中3支避雷針頂部的平面圖，在防雷設(shè)施檢測(cè)過(guò)程中，A、B、C位置及3點(diǎn)間(即3支避雷針之間)的距離是可以測(cè)量的，而△ABC必然內(nèi)接于一個(gè)半徑為Rh的圓。通過(guò)繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算后可以得出Rh的值，但為了減少計(jì)算，建議用AutoCAD作出3支避雷針的位置A、B、C點(diǎn)，經(jīng)過(guò)A、B、C 3點(diǎn)作一個(gè)圓并找到圓心O點(diǎn)，打開AutoCAD界面菜單中的“工具”→“查詢”→“距離”可以查出圓的半徑Rh的值，按作圖比例換算成實(shí)際距離即可。M點(diǎn)是AO延長(zhǎng)線與該圓的交點(diǎn)，則AM=2Rh，同理可作出BO延長(zhǎng)線與該圓的交點(diǎn)N及CO延長(zhǎng)線與該圓的交點(diǎn)P。

③圖3是假想M點(diǎn)處有一支避雷針與A點(diǎn)處避雷針等高，則兩針間的距離D=2Rh，圓弧AM是兩針內(nèi)側(cè)所在垂直平面上保護(hù)范圍上邊線，在“△”內(nèi)部保護(hù)范圍按此方法確定：圓弧AM繞中垂線OO1旋轉(zhuǎn)一周就是3支等高避雷針保護(hù)范圍的上表面，此表面上任何一點(diǎn)高度都可以套用《規(guī)范》附錄四中的計(jì)算公式(附錄4.4)確定。如果避雷針高度h大于hr，在條件允許下假設(shè)某高度平面為“地面”，使避雷針高度“小于”或“等于”hr就可以計(jì)算了。為了減少計(jì)算也可以用AutoCAD作圖直接查詢，如果對(duì)數(shù)據(jù)精度要求不高也可以用三角尺和圓規(guī)作圖測(cè)量。

④要確定“△”外側(cè)的保護(hù)范圍，則將3支等高避雷針的每2支看成2等高避雷針，按GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)》附錄4中雙支等高避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算方法確定即可。

4 單針特殊位置保護(hù)范圍

圖3 等效雙針保護(hù)范圍示意圖

有時(shí)被保護(hù)對(duì)象位置比較特殊，如圖4所示，避雷針設(shè)置在被保護(hù)對(duì)象后面的山坡上，此時(shí)，避雷針高度起點(diǎn)怎樣計(jì)算呢?按照滾球法計(jì)算避雷針在不同高度上保護(hù)范圍公式是個(gè)非線性函數(shù)，因此，避雷針高度計(jì)算不同的起點(diǎn)得出的同一平面上的保護(hù)范圍會(huì)相差很大。常見(jiàn)的有2種避雷針高度起點(diǎn)計(jì)算觀點(diǎn)：一是以避雷針底部為高度的其實(shí)計(jì)算點(diǎn)，二是從被保護(hù)物基礎(chǔ)平面作為避雷針高度的其實(shí)計(jì)算點(diǎn)。

圖4 特殊位置避雷針保護(hù)范圍

“球體”只能接觸針尖和地面(包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物)，不接觸被保護(hù)物，避雷針才能是全保護(hù)對(duì)象。因此，對(duì)于圖4所示的保護(hù)對(duì)象，按照滾球法的定義，避雷針高度的起始點(diǎn)應(yīng)是被保護(hù)建筑物的基礎(chǔ)平面開始計(jì)算才是正確的。

5 小結(jié)

特殊位置的單支避雷針，其高度的起始點(diǎn)應(yīng)視其保護(hù)對(duì)象的位置，按照滾球法的定義進(jìn)行確定，才能正確的計(jì)算出其保護(hù)范圍。

［1］ GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范［M］.北京：計(jì)劃出版社，2011.

［2］ GB50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范［M］.北京：計(jì)劃出版社，2004.

［3］ 蘇邦禮，等.雷電與避雷工程［M］.廣州：中山大學(xué)出版社，1996.

［4］ 虞昊.現(xiàn)代防雷技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

P429

B

1003-6598(2012)02-0046-02

2012-02-15

張強(qiáng)宜(1976—)，女(白族)，助工，主要從事辦公室自動(dòng)化工作。