用滚球法确定建筑物防雷接闪器的保护范围

基于MATLAB的避雷针保护范围可视化设计

价值工程 0引言 雷电是自然界中一种常见的自然现象，具体表现为带有不同电性的云层之间或带电云层与大地之间的放电过程。由于雷电能量巨大，在目前科技水平下还不能被人类所利用，导致雷电每年给各行业带来巨大的经济损失和人员伤亡，因此雷电防护一直是人们关心的问题。 避雷针作为建筑物雷电防护的主要措施之一，尤其在防护直击雷方面具有重要作用[1]。避雷针能否起到保护建筑物的作用，其保护范围的合理计算是其影响因素之一。采用MATLAB 工具设计避雷针保护范围可视化软件，可 以为避雷针的设计和改造提供直观、可靠的图像显示， 并有利于分析不同情况下关于建筑物的避雷针设计要求，进而合理设计避雷针。 1避雷针保护范围简介 避雷针保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法两种[2,3]。 折线法，又称为规程法或放电模拟法，以实验室放电模拟为准，兼顾运行统计结果。其单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的折线圆锥体。多年来，我国各行业一直采用折线法确定避雷针保护范围。目前，主要在电力装置设计规范上要求采用折线法计算。 滚球法就是以h 为半径的一个球体，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）或接闪器和地面（包括与大地接触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，也就在避雷针的保护范围之内，不同类 别的防雷建筑物的滚球半径有所不同，见表1。目前， 建筑物遵循《建筑物防雷设计规范》的要求采用滚球法计算。 2避雷针保护范围可视化设计 2.1MATLAB 工具介绍MATLAB 将计算、可视化和编程功能集成在非常便于使用的环境中，是一个交互式的、 以矩阵计算为基础的科学和工程计算软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示等功能于一体，构成 了一个方便的、 界面友好的用户环境，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。 MATLAB 现已发展成为功能强大的仿真平台和系统，除了可生成二维图形外，还提供了可以生成三维图形的各种函数。利用这些函数，可轻松实现在三维空间中绘制空 间曲线、 曲面和网格图形。图形结果处理后，还可以利用鼠标拖动可任意变换观察角度以寻找最佳观察角度。同时，MATLAB 还提供了强大的图形用户界面GUI 制作工具，可以制作用户菜单和控件，使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面[2,4]。 2.2可视化软件功能设计利用MATLAB 的GUI 制作工具，设计避雷针保护范围三维分析的图形化界面；利用MATLAB 的编程工具，设计避雷针保护范围工程计算与三维分析的程序。结合程序与界面，实现可视化软件的参数选择、绘制仿真图像和判断分析等功能，如图1所示。 2.2.1参数选择 ①方法选择。可选择用折线法或滚球法来计算和显示 避雷针的保护范围； ②避雷针支数选择。可对避雷针的支数进行选择（单支或者双支）；③避雷针高度选择。可输入—————————————————————— —作者简介：李天鹏（1982-），男，山东荣成人，军械工程学院讲师，研究方向为弹药保障工程。 基于MATLAB 的避雷针保护范围可视化设计与分析 Visualization Design and Analysis of Protecting Area of Lighting Rod Based on MATLAB 李天鹏LI Tian-peng ；祁立雷QI Li-lei ；傅孝忠FU Xiao-zhong （军械工程学院，石家庄050003） （Ordnance Engineering College ， Shijiazhuang 050003，China ）摘要：利用MATLAB 设计避雷针保护范围可视化程序与界面，对避雷针保护范围采用折线法和滚球法进行对比分析，并对避雷 针保护范围进行可视化判断与显示分析，为提高避雷针工程应用效率和课堂教学质量提供一种手段。 Abstract:MATLAB was used to design the visualization programmers and interface for the protecting area of lightning rod.The protecting area of lightning rod was analyzed by the polygon method and the rolling sphere method,and was also judged and displayed visually.It offered a measure for improving the efficiency of engineering application and the quality of classroom teaching about the lightning rod. 关键词：避雷针；保护范围；可视化；MATLAB Key words:lightning rod ；protecting area ；visualization ；MATLAB 中图分类号：TP311.52文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）01-0050-03 表1滚球半径确定方法 建筑物防雷类别滚球半径 h r （m ）第一类防雷建筑物 第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物 30 4560 图1可视化软件界面 ·50·

建筑物防雷保护设计分析实用版

YF-ED-J4608 可按资料类型定义编号 建筑物防雷保护设计分析 实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

建筑物防雷保护设计分析实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。 直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流；感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应

出的过电压，过电流形成的雷击。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（20xx 年版）规定，建筑物的防雷区划分为LPZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn+1等区（各区的具体含义本文不再赘述）。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置，从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。 建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区，其保护设计已为电气设计人员所熟知，根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 （20xx年版），设计由避雷网（带），避雷针或混合组成的接闪器，立柱基础的钢筋网与钢

滚球法的本质是什么

按照GB50057标准采用滚球法计算接闪器的保护范围时应注意： 1、滚球法仅仅是一种确定接闪器保护范围的静态模拟方法，并不代表雷击点在整个空间的实际分布，以此确定的接闪器的保护范围仅仅是接闪几率。实际的雷击点分布受气压、风速、地形、树木及建筑等等的影响，要比这个模拟出的保护范围复杂的多，其空间形状是不规则的。 2、滚球法是允许保护范围内落雷的，其雷电流幅值的大小取决于滚球的半径。依据对雷击观测的统计结果，99%的雷击电流幅值在5--150KA。 3、滚球法无法确定大于滚球半径的接闪器（杆、线、带）的保护范围，因此需人为设立接地参考平面，比如：位于建筑物顶面的接地良好的接闪网络、位于建筑物中部的接地良好的均压环等等。此时参考平面等同于地面。 4、建筑物顶面的接闪网络及接闪带对建筑物顶面的保护，因其雷电击距模型不同，其保护范围不能按照滚球法来确定。它们是各自独立的。其只有在保护低于建筑物的物体时，才可用滚球法确定其保护范围是否足够保护到低处的物体，此时将它们做接闪线看待。 5、在建筑物屋顶上，应首先按建筑物的特征，采用接闪网格及接闪带对建筑物易遭雷击的部位进行保护。布置完毕后，应对高出接闪网的突出物采用接闪杆进行保护，并用滚球法确定其是否处于接闪杆的保护范围内。但此时其于屋面的切点必须落在接地金属上。 6、接闪网格及接闪带对建筑物易遭雷击的部位的保护不是按照滚球法来确定的，因此在对建筑物角部的保护上，宜采用短的接闪杆进行保护。

关于暗敷避雷带问题 利用屋顶钢筋作接闪器及暗敷接闪带（避雷带），其前提是允许屋顶遭雷击时混凝土会有一些碎片脱离及一小块防水、保温层遭破坏。这对建筑物的结构一般无损害，但建筑物下方不应有行人通过、车辆放置、及建筑物的出入口，以保证安全。 GB/T21431-2008?建筑物防雷装置检测技术规范?规定“高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋作为暗敷避雷带。” 利用金属屋面做接闪器的问题 利用金属屋面做接闪器的前提是：第一类防雷建筑物除外。 1、板间的连接应是持久的电气贯通。例如：放热焊接、铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接等； 2、金属板下面无易燃物品时，其最小厚度要求为：不锈钢、热镀锌钢、钛和铜板0.5mm；铝板0.65mm；锌板0.7mm；铅板2mm； 3、金属板下面有易燃物品时，其最小厚度要求为：不锈钢、热镀锌钢和钛板4mm；铜板5mm;铝板7mm； 4、金属板无绝缘被覆层。其中：薄的油漆保护层或1mm厚沥青层或0.5mm厚聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层。 引下线防接触电压与跨步电压的问题 GB50057-2010?建筑物防雷设计规范?新增了引下线防接触内容： 1、标准建议：利用建筑物金属架构和建筑物互相连接的钢筋做引下线。要求：这些自然引下线包括位于建筑物四周和建筑物内的柱子，这些柱子应在电气上是贯通的，且不少于10根。 2、引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于50kΩm。通常采用5cm厚沥青层或15cm厚砾石层的等绝缘材料层可达到本要求。 3、外露引下线距地面2.7m以下的导体需要用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离。 通常至少需要3mm厚的交联聚乙烯层。

建筑物的综合防雷技术及应用(新版)

建筑物的综合防雷技术及应用 (新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0731

建筑物的综合防雷技术及应用(新版) 雷击是一种自然现象，它的巨大能量众所周知。几个世纪来，人类对雷击的破坏性的研究、探索和采取预防的措施，已经有了一套比较成熟的理论。从EMC（电磁兼容）的观点来看，防雷保护由外到内应划分多级保护区。最外层为0级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部（建筑）防雷系统保护，越往里则危险程度越底。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成，从0级保护区到最内层保护区，必须实行分层多级保护，从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言，雷电流经传统避雷装置后约有50%是直接泄入大地，还有50%将平均流入各电气通道。 总体防雷原则是：

1.将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散（外部保护）； 2.阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）； 3.限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。 这三道防线，相互配合，各行其责，缺一不可。 一、建筑物的综合防雷技术应用 （一）铁路站场 铁路站场直击雷防护重点区域是通信楼、信号楼和户外岔群咽喉区设备。 1.通信楼直击雷防护 利用通信楼附近的高约45米微波塔，在塔顶上安装IF3避雷针，避雷针安装高度超出塔顶2.5米。经计算，避雷针对地面的保护半径可达119米。引下线采用截面大于12mm×4mm的镀锌扁钢。防雷接地装置接地电阻小于1欧。 2.信号楼直击雷防护 利用被保护建筑物信号楼，高度约为10米，在信号楼顶部安装

避雷针保护范围及其计算

避雷针保护范围及其计算 避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。 用折线法计算避雷针保护范围的方法： 1、单支避雷针保护范围的计算 2、双支等高避雷针保护范围的计算 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 1、单支避雷针保护范围的计算 hx平面上的保护范围 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h o 式中r――保护半径（米）；h――避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx= （h-hx）p=hap ；

式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha —避雷针的有效高度（米）； p――高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）0 h< 30 米时，p=1 o 2、双支等高避雷针保护范围的计算 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点0作一圆弧来确定。 h0 :两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m） D:避雷针之间距离 hx:被保护物高度 bx:宽度

其中 bx=1.5 (hO —hx) hO=h —D/7P 当D>7ph 时，h0=0, bx=0 3、双支不等高避雷针保护范围的计算 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；内侧的保护范围：先做出较高避雷针的边界范围，再由较低针顶部做一条地面平行线，与较高边范围边界相交，过交点作垂线，以此为假想避雷针做保护范围 hO=h1 —D1/7P

建筑物防雷的分类及措施方案

建筑物防雷的分类及措施 １.1建筑物防雷的分类 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。 1.应划为第一类防雷建筑物： 一、凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 二、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。 三、具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大坡坏和人身伤亡者。 2.应划为第二类防雷建筑物： 一、国家级重点文物保护的建筑物。 二、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。 三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。 四、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 五、具有1区爆危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。 七、工业企业有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。 八、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。 九、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 3.应划为第三类防雷建筑物： 一、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。 二、预计雷击次数大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其重要或人员密集的公共建筑物。

三、预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 四、预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。 五、根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。 六、在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。 注： 1. 在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下，当该建筑物没有防直击雷和不处于其它建筑物或物体的保护围时，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施。在要考虑屏蔽的情况下，防直击雷接闪器宜采用避雷网。 2. 由于历史上频发雷击灾害地区的建筑物需采取防雷措施。 １.2建筑物的防雷措施 １.2.1一般规定 1.各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。 第一类防雷建筑物和四、五、六款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。 2.装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。 １.2.2第一类防雷建筑物的防雷措施 独立避雷针（网） 1.防直击雷的措施，应符合下列要求： 一、应装设独立避雷针或架空避雷线(网)，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护围。架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。 二、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护围：当有管帽时应按表１－1确定；当无管帽时，应为管口上方半径5m的半球体。接闪器与雷闪的接触点应设在上述空间之外。 表１－1有管帽的管口外处于接闪器保护围的空间

滚球法的概念及确定保护范围的优点

滚球法的概念及确定保护范围的优点 1．用半径为hr后个球体滚过许多防雷导体（通常是垂直和水平导体）时，不会触及需要防雷的空间和被保护物，这种方法称为滚球法。 使用防雷导体防直击雷时，可将上述半径的球体沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器或只触及接闪器和地面（包括与在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，则该部位就得到接闪器的保护。 这种方法是基于雷闪数学模型（电气一几何模型）提出的。 2．用滚球法确定保护范围有以下优点： （1）除独立避雷针和避雷线受相应的滚球半径限制其高度外，凡装在建筑物上的避雷针和避雷线带，不管建筑物的高度如何，都可采用滚球法来确定保护范围。例如，首先在屋顶四周敷设一避雷带，然后在屋顶中部根据其形状任意组合避雷针和避雷带，取相应的滚球半径的一个球体，在屋顶滚动，只要球体接触避雷针或避雷线，而未接触要保护的部分，就达到了要保护的目的。这是以前使用的确定避雷针和避雷线保护范围的方法所无法比拟的。 （2）可以根据不同类别的建筑物分别选用不同的滚球半径，这比以前只有一种保护范围要合理得多。 （3）避雷针、避雷线、避雷带采用同一种保护范围（即同一种滚球半径），给设计工作带来许多方便，因为可同时采用其中任何两种保护方法。例如，在建筑物屋顶上采用避雷网进行布置后，发现有一突出物高出避雷网，保护该突出物的方法之一是采用避雷针，此时可用滚球法确定突出物是否处于避雷针的保护范围内。

因此，滚球法可在各种复杂情况下用来确定接闪器的保护范围。 绘出接闪器的保护范围时，将已知的参数代入计算式求出有关的数值后，用一把尺和一只圆规就可按比例绘出所需要的保护范围。

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 UDC 中华人民共和国国家标准GB P GB50057-2010 建筑物防雷设计规范 Design code for protection of Structures against lightning 2010-11-03 发布 2011-10-01实施 中华人民共和国住房和城乡建设部 联合发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中华人民共和国国家标准 建筑物防雷设计规范 Design code for protection of Structures against lightningGB 50057-2010 主编部门：中国机械工业联合会 批准部门：中华人民共和国建设部 执行日期：2011年10月1日 2011 北京

中华人民共和国住房和城乡建设部公告 第824号住房和城乡建设部 关于发布国家标准《建筑物防雷设计规范》的公告 现批准《建筑物防雷设计规范》为国家标准，编号为 GB 50057 —2010，自 2011年 10月 1日起实施。其中，第 3.0.2、3.0.3、3.0.4、4.1.1、4.1.2、 4.2.1(2、3)、4.2.3(1、2)、4.2.4(8)、4.3.3、4.3.5(6)、4.3.8(4、5)、4.4.3、4.5.8、 6.1.2条(款)为强制性条文，必须严格执行。原《建筑物防雷设计规范》 GB 50057—94(2000年版)同时废止。 中华人民共和国住房和城乡建设部 二 O一0年十一月三日

前言 本规范是根据中华人民共和国建设部于 2005年 3月 30日以建标函[2005]84号“关 于印发《2005年工程建设标准规范制订、修订计划（第一批）》的通知”的要求，由中 国中元国际工程公司会同相关单位对《建筑物防雷设计规范》GB50057 -95(2000年版) 修订而成的。 本规范修订的主要内容为： 1.增加了术语一章； 2.变更防接触电压和防跨步电压的措施； 3.补充外部防雷装置采用不同金属物的要求； 4.修改防侧击的规定； 5.详细规定电气系统和电子系统选用电涌保护器的要求； 6.简化了雷击大地的年平均密度计算公式,并相应调整了预计雷击次数判定建筑物的防雷分类的数值。 7.部分条款作了更具体的要求。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国机械工业联合会负责日常管理，由中国中元国际工程公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，注意积累资料，如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议反馈给中国中元国际工程公司（地址：北京市海淀区西三环北路 5号，邮编 100089）。 本规范组织单位、主编单位、参编单位和主要起草人： 组织单位：中国机械工业勘察设计协会 主编单位：中国中元国际工程公司 参编单位：五洲工程设计研究院 中国气象学会雷电防护委员会 北京市避雷装置安全检测中心 中国石化工程建设公司 中国建筑设计研究院 主要起草人：林维勇黄友根焦兴学陶战驹王素英杨少杰宋平健黄旭张文才徐辉 本规范主要审查人员：张力欣王厚余丁杰方磊欧清礼尹君平 王云福关象石杨维林

防雷接地滚球法

滚球法 滚球法是以h r为半径的一个球体，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。当采用避雷针作接闪器时，应按表2－2规定的不同建筑物防雷级别的滚球半径，采用滚球法计算避雷针的保护范围。 不同建筑物防雷级别的滚球半径 (1)单支避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围应按图2-7的作图方法确定。

B A X x ’

1）当避雷针高度h≤h 时。 r 高度的xx’平面上和在地面上的避雷针在h x 保护半径，按式（2-11）和（2-12）确定 r x= ?(2?x??)? ?x(2?r??x)(2-11) r0=?(2?r??) (2-12) —避雷针在hx高度xx’的平面上的保式中 r x 护半径，m； hr—滚球半径，按表2-2确定，m；

hx—被保护物的高度，m； r0—避雷针的地面上的保护半径，m。 2）当避雷针高度h＞hr时，在避雷针上 取高度hr的一点代替单支避雷针尖作为圆心， 其余的做法同1）。 （2）双支等高避雷针的保护范围。在避 雷针高度h≤hr的情况下，当两支避雷针的距离D≥2?(2?r??)时，应按单支避雷针的方法确定；当D<2?(2?r??)时，应按图2-8的作图方法确定。 1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。 2）C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b 按式（2-13）计算 )2 b0=CO=EO=?2?r???(D 2 (2-13) 在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保护范围上边线上的保护高度hx按式（2-14）确定 ?x=?r?(?r??)2+(D )2?x2 2

防雷建筑物分类

建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。 第一类防雷建筑物： 1、凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 2、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。 3、具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 第二类防雷建筑物： 1、国家级重点文物保护的建筑物。 2、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。 3、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子没备的建筑物。 4、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 5、具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 6、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。 7、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。

8、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。 9、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。注:预计雷击次数应按本规范附录一计算。 第三类防雷建筑物： 1、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。 2、预计雷击次数大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。 3、预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 4、预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。 5、根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。 6、在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。 Nm3 Sm3

滚球法防雷设计计算书

滚球法防雷设计计算书 工程名: 计算者: 计算时间: 参考规范：《建筑物防雷设计规范》（2000年版） 已知条件 算法：滚球法 避雷针编号1 针高：40.00米 避雷针计算高度：40.00米 被保护物的防雷等级要求：滚球半径60米 被保护物的高度：15.00米 计算过程和公式 r0 =√[h*(2hr -h)] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] =56.57(米) rx =√[h*(2hr -h)] - √[hx (2hr -hx )] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] - √[15.00 (2*60.00 -15.00 )] =16.88(米) 1-2 两针距离 D = 64.42 D1 = D/2 = 64.42/2 = 32.21(米) Bx =√[h(2*hr -h)-D1*D1] - √[hx(2*hr - hx)] =√[40.00(2*60.00 -40.00)-32.21*32.21] - √[15.00(2*60.00 - 15.00)] =6.82(米) 中心点最低高度h0 h0 =hr - √[(hr - h)*(hr - h) +D1*D1] =60.00 - √[(60.00 - 40.00)*(60.00 - 40.00) +32.21*32.21] =22.09(米) 计算结果 避雷针在15.00米处的保护范围为16.88米 已知条件 算法：滚球法 避雷针编号2 针高：40.00米 避雷针计算高度：40.00米

被保护物的防雷等级要求：滚球半径60米 被保护物的高度：15.00米 计算过程和公式 r0 =√[h*(2hr -h)] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] =56.57(米) rx =√[h*(2hr -h)] - √[hx (2hr -hx )] =√[40.00*(2*60.00 -40.00)] - √[15.00 (2*60.00 -15.00 )] =16.88(米) 计算结果 避雷针在15.00米处的保护范围为16.88米

建筑物防雷设计规范GB完整版

建筑物防雷设计规范G B

《建筑物防雷设计规范》G B50057-2010 UDC 中华人民共和国国家标准GB P GB50057-2010 建筑物防雷设计规范 Design code for protection of Structures against lightning 2010-11-03 发布 2011-10-01实施 中华人民共和国住房和城乡建设部 联合发布 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中华人民共和国国家标准 建筑物防雷设计规范 Design code for protection of Structures against lightningGB 50057-2010 主编部门：中国机械工业联合会 批准部门：中华人民共和国建设部 执行日期：2011年10月1日 2011 北京

中华人民共和国住房和城乡建设部公告 第824号住房和城乡建设部 关于发布国家标准《建筑物防雷设计规范》的公告 现批准《建筑物防雷设计规范》为国家标准，编号为 GB 50057 —2010，自 2011年 10月 1日起实施。其中，第 3.0.2、、、、、、3)、、2)、、、、、5)、、、条(款)为强制性条文，必须严格执行。原《建筑物防雷设计规范》 GB 50057—94(2000年版)同时废止。 中华人民共和国住房和城乡建设部 二 O一0年十一月三日

前言 本规范是根据中华人民共和国建设部于 2005年 3月 30日以建标函[2005]84号 “关于印发《2005年工程建设标准规范制订、修订计划（第一批）》的通知”的要求， 由中国中元国际工程公司会同相关单位对《建筑物防雷设计规范》GB50057 -95(2000年版)修订而成的。 本规范修订的主要内容为： 1.增加了术语一章； 2.变更防接触电压和防跨步电压的措施； 3.补充外部防雷装置采用不同金属物的要求； 4.修改防侧击的规定； 5.详细规定电气系统和电子系统选用电涌保护器的要求； 6.简化了雷击大地的年平均密度计算公式,并相应调整了预计雷击次数判定建筑物的防雷分类的数值。 7.部分条款作了更具体的要求。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国机械工业联合会负责日常管理，由中国中元国际工程公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，注意积累资料，如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议反馈给中国中元国际工程公司（地址：北京市海淀区西三环北路 5号，邮编 100089）。 本规范组织单位、主编单位、参编单位和主要起草人： 组织单位：中国机械工业勘察设计协会 主编单位：中国中元国际工程公司 参编单位：五洲工程设计研究院 中国气象学会雷电防护委员会 北京市避雷装置安全检测中心 中国石化工程建设公司

建筑物防雷知识及名词解释

建筑物防雷知识及名词解释 摘要：电闪雷鸣是一种常见的自然现象，但是直到今天人们尚未完全掌握和利用它。建筑物，特别是高层建筑物因为高度高，容易落雷，如果没有可靠的防雷系统，极易对建筑及建筑内的设备造成损坏或火灾，对人员造成伤害。当前，预防的方法有“抗”和“泄”两种，而现阶段主要用“泄”的方法。防雷系统就是为了避免直接雷击造成机械破坏、电磁力破坏或热效应损坏。 关键词：先导雷击建筑防雷防雷接地 一、雷电现象 大气流动形成雷云，随着下部负电荷的积累，其电场强度增加到极限值，于是开始电离并向下方梯级式放电，成为下行放电。当这种雷击距地面一定距离时，地面物体在强电场作用下产生尖端放电形成向上的先导，并朝下行先导发展，两者汇合形成雷电回路，开始主放电，发出闪电和雷声，此为负极性下行先导雷击。此雷击占全部雷击的大约90%。此外还有正极性下行先导雷击、负极性上行先导雷击和正极性先导雷击。下行先导的最后一次跳越距离称为闪击距离。安装避雷装置的目的就是对雷电流形成最强的先导回路。 直接雷：空中带电荷的雷云直接与地面上的物体之间发生的放电，产生雷击破坏想象称为直接雷。直接雷击使建筑物及内部设备因雷电的高温引起火灾，在雷电流通道上，物体水分受热气化膨胀，产生强大的机械力，使建筑物受到破坏。 感应雷：直接雷放电时，由于雷电流变化的梯度较大，周围产生交变磁场，使周围金属构件产生较大感应电动势，形成火花放电，此为感应雷。感应雷极易造成火灾。此外，在直接雷放电时，架空输电线路上的束缚电荷以极快的速度向两侧扩散，当高压流动波沿架空线侵入室内时，也会击穿设备的绝缘或造成人员伤亡，这种现象称为高电位反击。 球形雷：在雷雨季节偶尔会出现球状发光气团，它能沿地面滚动或在空气中飘行，当从开着的窗户飘然而入时，释放出能量容易造成人员伤害。这种球形雷的机理尚未研究清楚。 二、防雷系统的组成及设计、施工要点 防雷系统主要有接闪器（避雷针、避雷带、避雷线和避雷网）、引下线和接地装置组成。建筑物的耐雷水平是指建筑物防雷系统承受最大雷电流冲击而不至于损坏时的电流值（单位Ka）。 避雷针：适用于保护细高的建筑物或构筑物、露天变配电装置、电力线路等。可以用Φ25的镀锌圆钢或SC40钢管制成，针上端砸扁并搪锡，以利于尖端放电。独立避雷针适用于保护较低矮的库房和厂房，特别适用于那些要求防雷导线与建筑物内各种金属及管线隔离的场合。也可使用海胆状多针避雷针,如北京亚运会国家奥林匹克体育中心游泳馆有两组，各12根针。 避雷带和避雷网：避雷带是指沿屋脊、山墙、通风管道以及平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方敷设的导线。当屋顶面积很大时，采用避雷网。它是为了保护建筑的表层不被击坏，避雷网和避雷带宜采用镀锌圆钢或扁钢，应优先选用圆钢，其直径不应小于8mm，扁钢宽度不应小于12mm，厚度不应小于4mm。避雷线适用于长距离高压供电线路的防雷保护。架空避雷线和避雷网宜采用截面积大于35mm2的镀锌钢绞线。 除利用混泥土构件内钢筋作为接闪器外，接闪器均应热镀锌并涂漆。此外，不能利用安装在接收无线电视广播的公用天线的杆顶上的接闪器保护建筑物。而应把天线纳入建筑物防雷系统，并与防雷系统的引下线相焊接。 引下线：引下线分为暗装和明装两种形式。暗装引下线通常采用结构柱钢筋作引下线，但钢筋直径不能小于 12mm。并且利用柱内的主筋作引下线时，IEC规范指出“通常不需要装设连接各引下线的专用环形导体，因为钢筋混泥土水平梁内连接的钢筋能够实现这个功能”。高层建筑中采用专门的扁钢作为引下线时，一方面敷设困难，另一

建筑物防雷设计规范(GB5005794)

建筑物防雷设计规范(GB50057-94) 发布时间：2004-7-20 点击数：9381 中华人民共和国国家标准建筑物防雷设计规范(GB50057-94) 第一章总则 第为使建筑物(含构筑物,下同)防雷设计因地制宜地采取防雷指施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失,做到安全可靠、技术先进、经济合理,制定本规范。 第本规范适用于新建建筑物的防雷设计。 本规范不适用于天线塔、共用天线电视接收系统、油罐、化工户外装置的防雷设计。 第建筑物防雷设计,应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上,详细研究防雷装置的形式及其布置。 第建筑物防雷设计除应执行本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。 第二章建筑物的防雷分类 第建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。 策遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑物： 一、凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。

二、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。 三、具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。 第遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物： 一、国家级重点文物保护的建筑物。 二、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。 三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子没备的建筑物。 四、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 五、具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。 七、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。 八、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。 九、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。注,预计雷击次数应按本规范附录一计算； 第2．0。4条遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑物

滚球法确定接闪器的保护范围

附录四滚球法确定接闪器的保护范围 1．单只避雷针的保护范围应按下列方法确定（附图4．1）。 （1）当避雷针高度h小于或等于hr时： ①距地面hr处作一平行于地面的平行线； ②以针尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点； ③以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体； ④避雷针在hx高度的xxˊ平面上和在地面上的保护半径，按下列计算式确定： （附4．1） （附4．2） 式中：rx——避雷针在hx高度的xx′平面上的保护半径（m）； hr——滚球半径，按本规范表5．2．1确定（m）； hx——被保护物的高度（m）； r0——避雷针在地面上的保护半径（m）。 （2）当避雷针高度h大于hr时，在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。其余的做法同本款第（1）项。（附4．l）和（附4．2）式中的h用hr代人。 2．双支等高避雷针的保护范围，在避雷针高度h小于或等于hr的情况下，当两支避雷针的距离D大于或等于时，应各按单支避雷针的方法确定；当D小于时，应按下列方法确定（附图4．2）。 （1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。 （2）C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b0按下式计算： （附4．3） 在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保护范围上边线上的保护高度hx 按下式确定： （附4．4）

该保护范围上边线是以中心线距地面的hr一点O’为圆心，以为半径所作的圆弧AB。 （3）两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在任一保护高度hx 和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定（见附图4．2的1—1剖面图）。确定BCO、AEO、BEO 部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。 （4）确定xxˊ平面上保护范围截面的方法。以单支避雷针的保护半径rx 为半径，以A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交；以单支避雷针的（r0－rx）为半径，以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接。见附图4．2中的粗虚线。 3．双支不等高避雷针的保护范围，在h1小于或等于hr和h。小于或等于hr的情况下，当D大于或等于时，应各按单支避雷针所规定的方法确定；当时，应按下列方法确定（附图4．3）。 （1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。 （2）CE线或HOˊ线的位置按下式计算： （附4．5） （3）在地面上每侧的最小保护宽度b。按下式计算： （附4．6） 在AOB轴线上，A、B间保护范围上边线按下式确定： （附4．7） 式中：x——距CE线或HOˊ线的距离。 该保护范围上边线是以HO′线上距地面hr的一点O′为圆心，以为半径所作的圆弧AB。 （4）两针间AEBC内的保护范围，ACO与AEO是对称的，BCO与BEO是对称的，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在hx和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法确定（见附图4．3的1—l剖面图）。确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。 （5）确定xx′平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针相同。 4．矩形布置的四支等高避雷针的保护范围，在h小于或等于hr的情况下，当 D3大于或等于时，应各按双支等高避雷针的方法确定；当D3小于时，应按下列方法确定（附图4．4）。 （l）四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定。 （2）B、E避雷针连线上的保护范围见附图4．4的l—1剖面图，外侧部分按单支避雷针的方法确定。两针间的保护范围按以下方法确定：以B、E两针针尖为

避雷针计算方法

众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。 避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。 避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。 避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。 单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的）。 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h。 式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为 rx=（h-hx）p=hap； rx=（1.5h-2hx）p。 式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）； hx—被保护物的高度（米）； ha—避雷针的有效高度（米）；

p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。 h≤30米时，p=1。 图1中顶角α称为避雷针的保护角．对于平原地区α取45°；对于山区，保护角缩小，α取37°。 我们通过一个具体例子来计算单支避雷针的保护范围。一座烟囱高hx=29m，避雷针尖端高出烟囱1m。那么避雷针高度=30m, 避雷针在地面上的保护半径 r=1.5h=1.5×30=45（m）， 避雷针对烟囱顶部水平面的保护半径 rx=（h-hx）p=（30-29）×1=1（m）。 随着所要求保护的范围增大。单支避雷针的高度要升高，但如果所要求保护的范围比较狭长（如长方形），就不宜用太高的单支避雷针，这时可以采用两支较矮的避雷针。两支等高避雷针的保护范围如图2所示。 每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点O作一圆弧来确定。这个最低点O离地面的高度为 式中h0——两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m）； h——避雷针的高度（m）； D——两避雷针之间的距离（m）； p——高度影响系数。 两避雷针之间高度为hx水平面上保护范围的一侧的最小宽度 bx=1.5（h0—hx）．