浸出車間避雷針保護(hù)范圍及其計(jì)算

一、避雷針保護(hù)范圍概述

避雷針的主要作用是將雷電吸引到自身，并通過引下線將雷電流安全地導(dǎo)入大地，從而保護(hù)其周圍一定范圍內(nèi)的物體免受雷擊。浸出車間由于存在易燃易爆的物質(zhì)，確保避雷針有合適的保護(hù)范圍至關(guān)重要，這直接關(guān)系到車間設(shè)備、人員和生產(chǎn)過程的安全。

二、滾球法基本原理

? 滾球法概念

? 在計(jì)算避雷針保護(hù)范圍時(shí)，滾球法是目前被guang泛采用的方法。滾球法是設(shè)想有一個(gè)半徑為hr（滾球半徑）的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部分滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器（避雷針）和地面，而不觸及需要保護(hù)的物體時(shí)，則該物體就在接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。滾球半徑hr的大小與建筑物的防雷類別有關(guān)。對(duì)于浸出車間這種易燃易爆場(chǎng)所，通常按照第二類防雷建筑物考慮，滾球半徑hr=45m。

? 滾球法的物理意義

? 滾球法的物理基礎(chǔ)是雷電先導(dǎo)的發(fā)展模型。雷電先導(dǎo)在接近地面時(shí)，會(huì)選擇電場(chǎng)強(qiáng)度蕞強(qiáng)的路徑放電。當(dāng)避雷針足夠高并且其頂端的電場(chǎng)強(qiáng)度足夠強(qiáng)時(shí)，雷電先導(dǎo)會(huì)被吸引到避雷針上，而不是被保護(hù)物體上。滾球半徑實(shí)際上dai表了雷電先導(dǎo)在空氣中的擊穿距離，不同防雷類別建筑物對(duì)應(yīng)的滾球半徑不同，體現(xiàn)了對(duì)不同重要性和危險(xiǎn)性建筑物的不同防雷要求。

三、單支避雷針保護(hù)范圍計(jì)算

（一）地面保護(hù)范圍

? 計(jì)算方法

? 設(shè)避雷針高度為h（m），當(dāng)h≤hr時(shí)，其在地面上的保護(hù)半徑r（m）的計(jì)算公式為：r = 1.5h。例如，避雷針高度h = 20m，那么在地面上的保護(hù)半徑r = 1.5×20 = 30m。

? 保護(hù)范圍形狀

? 單支避雷針在地面上的保護(hù)范圍是一個(gè)以避雷針為中心，半徑為r的圓形區(qū)域。這個(gè)圓形區(qū)域表示在地面水平面上，位于此范圍內(nèi)的物體能夠得到避雷針的保護(hù)，免受直擊雷的侵害。

（二）高度hx平面上的保護(hù)范圍

? 計(jì)算方法

? 當(dāng)h > hx≥0時(shí)，在高度hx平面上的保護(hù)半徑rx（m）可由公式計(jì)算：rx = (h - hx)p，其中p為高度影響系數(shù)。當(dāng)h≤30m時(shí)，p = 1；當(dāng)30m < h ≤120m時(shí)，p = 5.5/√h。例如，避雷針高度h = 50m，要計(jì)算在高度hx = 10m平面上的保護(hù)半徑。首先計(jì)算p = 5.5/√50≈0.78，然后rx = (50 - 10)×0.78 = 31.2m。

? 保護(hù)范圍形狀

? 在高度hx平面上，保護(hù)范圍是一個(gè)以避雷針在該平面垂直投影點(diǎn)為中心，半徑為rx的圓形區(qū)域。這個(gè)區(qū)域表示在該高度平面上，位于此范圍內(nèi)的物體能夠受到避雷針的保護(hù)。

四、雙支等高避雷針保護(hù)范圍計(jì)算

（一）兩針外側(cè)保護(hù)范圍

? 計(jì)算方法

? 雙支等高避雷針的高度為h，兩針之間的距離為D。兩針外側(cè)的保護(hù)范圍按單支避雷針的計(jì)算方法確定，即每支避雷針外側(cè)在地面上的保護(hù)半徑r = 1.5h，在高度hx平面上的保護(hù)半徑rx = (h - hx)p，計(jì)算方法同單支避雷針。

? 保護(hù)范圍形狀

? 兩針外側(cè)的保護(hù)范圍形狀與單支避雷針相同，在地面是圓形，在高度平面上也是圓形。

（二）兩針間保護(hù)范圍

? 計(jì)算方法

? 在兩針間的高度h0平面上，保護(hù)范圍上部邊緣蕞低點(diǎn)的高度h0（m）可由公式計(jì)算：h0 = h - D/7p。兩針間在地面上的保護(hù)范圍的最小寬度bx（m）的計(jì)算公式為：bx = 1.5（h0 - hx）。例如，雙支等高避雷針高度h = 30m，兩針間距D = 40m，要計(jì)算在高度hx = 5m平面上兩針間保護(hù)范圍的最小寬度。首先計(jì)算p = 1（因?yàn)閔 = 30m），h0 = 30 - 40/7×1≈24.3m，然后bx = 1.5×(24.3 - 5) = 28.95m。

? 保護(hù)范圍形狀

? 兩針間在高度h0平面及以下的保護(hù)范圍是一個(gè)以兩針連線中點(diǎn)為中心，寬度為bx的矩形區(qū)域。這個(gè)矩形區(qū)域的長(zhǎng)度方向沿著兩針連線方向，寬度方向垂直于兩針連線方向，表示在兩針之間這個(gè)區(qū)域內(nèi)的物體能夠得到保護(hù)。

五、多支避雷針保護(hù)范圍計(jì)算

? 三支避雷針

? 三支等高避雷針組成三角形布置時(shí)，其外側(cè)保護(hù)范圍分別按雙支等高避雷針的計(jì)算方法確定。三支避雷針?biāo)纬傻娜切蝺?nèi)部的保護(hù)范圍，可通過將三角形分成三個(gè)小三角形，分別計(jì)算每個(gè)小三角形頂點(diǎn)的保護(hù)高度，然后取其中蕞小值作為內(nèi)部保護(hù)范圍的高度。例如，三支避雷針高度h = 30m，三角形邊長(zhǎng)分別為D1 = 40m、D2 = 50m、D3 = 60m，按照上述雙支避雷針計(jì)算方法計(jì)算每個(gè)小三角形頂點(diǎn)的保護(hù)高度，蕞后確定內(nèi)部保護(hù)范圍。

? 四支及以上避雷針

? 對(duì)于四支及以上等高避雷針，可先將其分成若干組雙支或三支避雷針，分別計(jì)算其保護(hù)范圍，然后綜合考慮得到總的保護(hù)范圍。這種計(jì)算方法比較復(fù)雜，通常需要借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助計(jì)算，以確保計(jì)算的準(zhǔn)確性和高效性。

六、特殊情況及影響因素

? 建筑物形狀和高度變化

? 如果浸出車間的建筑形狀不規(guī)則，如帶有突出部分或凹陷部分，在計(jì)算避雷針保護(hù)范圍時(shí)，需要針對(duì)這些特殊部位進(jìn)行單獨(dú)分析。對(duì)于突出部分，可將其看作du立的保護(hù)對(duì)象，單獨(dú)計(jì)算避雷針對(duì)其的保護(hù)范圍；對(duì)于凹陷部分，要考慮避雷針在該區(qū)域的保護(hù)有效性，可能需要增加避雷針數(shù)量或調(diào)整其位置。如果車間建筑有不同的高度，要分別以不同高度部分為基礎(chǔ)計(jì)算保護(hù)范圍，并考慮高建筑物對(duì)低建筑物保護(hù)范圍的影響。

? 附近物體的影響

? 浸出車間周圍的其他建筑物、高大設(shè)備或樹木等物體可能會(huì)對(duì)避雷針的保護(hù)范圍產(chǎn)生影響。如果附近物體高于車間建筑，可能會(huì)使車間部分區(qū)域處于其雷電陰影范圍內(nèi)，從而減小避雷針的有效保護(hù)范圍。在這種情況下，需要綜合考慮周圍物體的位置、高度和防雷措施，對(duì)避雷針的布局和保護(hù)范圍進(jìn)行重新評(píng)估。例如，車間附近有一棵高大樹木，距離車間較近，可能需要采取措施將樹木防雷或者調(diào)整車間避雷針的位置和高度，以確保車間得到完整的保護(hù)。

? 地形地貌的影響

? 地形地貌如山坡、山谷等也會(huì)對(duì)避雷針的保護(hù)范圍產(chǎn)生影響。在山坡上，避雷針的有效高度會(huì)發(fā)生變化，需要根據(jù)實(shí)際地形對(duì)避雷針高度進(jìn)行修正后再計(jì)算保護(hù)范圍。在山谷中，雷電活動(dòng)可能更為復(fù)雜，可能需要考慮山谷的走向、坡度等因素對(duì)雷電先導(dǎo)發(fā)展的影響，以合理確定避雷針的保護(hù)范圍。

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