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附录D滚球法确定接闪器的保护范围

滚球法是一种计算接闪器保护范围的方法。

它的计算原理为以某一规定半径的球体,在装有接闪器的建筑物上滚过,滚球体由于受建筑物上所安装的接闪器的阻挡而无法触及某些范围,把这些范围认为是接闪器的保护范围。

弧垂是指在平坦地面上,相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时,导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。

1.平顶库房长12米、宽5米、高5米,设为二类防雷建筑,计划采用独立避雷针保护,避雷针设在距库房中心轴线上,距离库房边3米(如图),避雷针的高度为10米,问避雷针是否能对库房提供完全直击雷击保护?
解:如图所示为库房在5m 高度上的平面示意图,
在A 点设置的避雷针在房顶的最大保护半径 为直角三角形ABC 中的AC
=100
1/2
=10(m )
库房为二类防雷建筑,滚球半径h r =45米,10米高的避雷针在
5米高度上,避雷针A
的保护半径为:
r 5
=8001/2-4251/2 =28.3-20.6
=7.7(m )<AC=10米
答:r 5=7.7(m )<AC=10m ,避雷针不能对库房提供完全直击雷保护。

2、如图所示为某平顶炸药库房,长20米、宽8米、高5米,在距平顶炸药库房两边分别为3米的A 、B 点安装15米等高避雷针,问A 、B 避雷针是否能完全保护炸药库?
答:炸药库为一类防雷建筑,根据《建筑物防雷设计规范》
滚球半径h r =30m,A 、B 避雷针 针间距为
d=3+20+3=26m
,应符合d<2r 0 两针相关距离为: 2r 0
=2)15302(15-⨯⨯=2675 ≈2⨯25.98 ≈52(m )>d
所以两针相关,有共同保护区域。

(宽度方向)的距离
AC = =185
1/2
=13.6(m )
AC<r 0
炸药库底面能得到避雷针的保护,如图2所示。

计算两针最低保护高度h 0
h 0 = h r
=30-19.85 =10.2(m )
设最低保护高度h 0,为假想避雷针的高度,求在5米高度上的保护半径:
r 05=22.5-16.6=5.9(米)
库房短边长度一半为:8/2=4m<r 05
避雷针的最低保护高度高于炸药库高度,在炸药库的高度5m 处的保护宽度5.9G2大于炸药库的宽度8m ,炸药库5m 高度面能得到保护。

答:两支避雷针能完全保护炸药库。

3、证券公司的天面上有避雷带保护,但有四个卫星收发天线,不在保护范围以内,需加独立避雷针进行保护。

已知避雷针位置距最远的接收天线为10m ,并且卫星天线高4m ,问需架设多高的避雷针,能够使卫星天线在其保护范围之内。

解:因为证券公司属于第三类建筑物,因此h 2=60m,又h X =4m ,r x =10m
由公式r x =)2(h h h r -- 10=)602(h h -⨯- h 2-120h+994.79=0
解二次方程得:
h=60-51.04 =8.96 ≈9.0(m )
答:应架设>9m 高的避雷针,才能够使卫星天线在其保护范围之内。

4.有一高7米的建筑物,楼顶有环形避雷带,在一侧地面有一个卫星天线,天
线为园形距地面高4米,直径3米,中心距建筑物5米,见下图。

问天线能否被保护,如不能,请提出最经济的保护方案。

(提示:二类防雷建筑物)
解:避雷带相当于避雷线,带上任意一点相当于一支针的作用,故取针高
h=7m,
h x =4m, h r =45m , r x ≥5+1.5=6.5m, 才能保护卫星天线。

r x =)2(h h h r --)2(x r x h h h - =7(907)--)490(4- =581-344
=24.1-18.55=5.55(m )
r x <6.5m ,故该楼高7m ,不能保护卫星天线。

应在距卫星天线侧的楼顶上安装一支避雷针保护卫星天线。

r x =)90(h h --18.5 6.5=)90(h h --18.5 h 2-90h+625=0
h=2625490902⨯-±=2560090±=28
.7490±
取负号h=2
8
.7490-=7.6(m )
说明h >7.6m 才能保护卫星天线,现建筑物高7m,所以建筑物上
安装针的高度>0.6m, 取安装针高1m.
5.作图题:用作图法确定一支高度为16米的避雷针,应架设在距离一座高度
为4.1米,长度为7米,宽度为3米的第一类建筑物的位置。

解:L=7m , W=3m, H=4.1m, h=16m, h r =30m
x r =
)1.4302(1.4)302(16-⨯-⨯= 14.1553.26-=
)(4.11m =
AB 2=AC 2+BC 2
AB=11.4(m )
AC 2=AB 2-BC 2
= 11.42-3.52∇
= 129.96-12.25 = 117.71(m )
AC=10.85(m ) AD=AC-DC=10.85-3 =7.85(m )
答:应架设在距建筑物中轴线约7.85m 处以内范围中。

6.有一个21米,宽9米,高4米,且有0区爆炸危险环境的建筑物,该建筑物
尚无防直击雷设施,现拟在A 、B 处设独立针,请绘出该建筑物的双支等高避雷针的h X 全保护平面图,并求出避雷针的高度(比例1:300)。

解:已知三一类防雷建筑物 h r =30m h X
=4+1=5m
0r =
x r = 先算出 r 1= r 1-r 1
=16.6(m )
量出BG=26.1m ,则r X 如果直接量取BE=r X 二者仅相差0.1m 。

根据求h 公式:
r h h =
3m
=
r
h
=30-218.81/2
=15.2(m)
答双针等高避雷针的高度为15.2m,图中h
X
=5m平面高保护范围为全保护线。

说明:作双针保护时要注意由于双针位置不对称,双针的连线将被保护
的建筑物分割为两个不相同的面积S
1和S
2
,如(S
2
>S
1
;或S
1
>S
2
),在这种情
况下,作图时,在两针连接线的垂直平分线上确定H点是时,应以大的面积一边为准。

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