避雷针一般多高
对于通常的建筑物,一般避雷针应高出最高点1.5米到2米左右。
避雷针是铜质(也可以是银质的),避雷针顶端向天,避雷线连接避雷网埋地,避雷线连接避雷针,雷雨季节,雷电从天空从避雷针进入避雷线直至埋地的避雷网,是消除雷击保护建筑物或仪器的设施。
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。
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。 简单一点说,一级保护是以30米为半径、二级保护是45米为半径、三级保护是60米为半径做弧的保护范围。
计算方法
避雷针的保护半径与高度(h)有关,以及与所现的滚球半径有关,
D为滚球半径(闪击距离)
第一类建筑物为D=30米
第二类建筑物为D=45米
第三类建筑物为D=60米
保护范围采用规范之计算公式:
Rx=½{h(2hr-h)}-½{hx(2hr-hx)}
其中Rx为避雷针在距离地面hx米处的保护半径(米);
hr为滚球半径,根据建筑物类别取值30、45、60;
hx为被保护物的高度
一般来说,避雷针越高,保护范围就越大,保护效果也越好,但考虑到避雷针建设的安全性和经济性,避雷针大多建设在35米-45米之间。
国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
(1)独立避雷针与被保护物之间应有不小于5m距离,以免雷击避雷针时出现反击。独立避雷针宜设独立的接地装置,与接地网间地中距离不小于3m。
(2)35kV及以下高压配电装置构架及房顶上不宜装设避雷针。装在构架上的避雷针应与接地网相连,并装设集中接地装置。
(3)变压器的门型构架上不应安装避雷针。
(4)避雷针及接地装置距道路及出口距离应大于3m,否则应铺碎石或沥青面5~8cm厚,以保人身不受跨步电压危害。
(5)严禁将架空照明线、电话线、广播线、天线等装在避雷针或构架上。
(6)如在独立避雷针或构架上装设照明灯,其电源线必须使用铅皮电缆或穿入钢管,并直接埋入地中长度10m以上。
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
(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两针针尖为圆心、hr为半径作弧相交于O点,以O点为圆心、hr为半径作圆弧,与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围。保护范围最低点的高度h。按下式计算:
(附4.8)
(3)附图4.4的2—2剖面的保护范围,以P点的垂直线上的O点(距地面的高度为hr+h0)为圆心,hr为半径作圆弧与B、C和A、E双支避雷针所作出在该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。F点(H点与此类同)的位置及高度可按下列计算式确定:
(hr-hx)2=h2r-(b0+x)2(附4.9)
(附4.10)
(4)确定附图4.4的3—3剖面保护范围的方法与本款第(3)项相同。
(5)确定四支等高避雷针中间在h0至h之间于hy,高度的yy′平面上保护范围截面的方法:以P点为圆心、 为半径作圆或圆弧,与各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。见附图4.4中的虚线。
5.单根避雷线的保护范围,当避雷线的高度h大于或等于2 hr时,无保护范围;当避雷线的高度h小于2 hr 时,应按下列方法确定(附图4.5)。确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下,当等高支柱间的距离小于120m时架空避雷线中点的弧垂宜采用2m,距离为120~150m时宜采用3m。
(l)距地面hr处作一平行于地面的平行线;
(2)以避雷线为圆心、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,该两弧线相交或相切并与地面相切。从该弧线起到地面止就是保护范围;
(4)当h小于2hr且大于hr时,保护范围最高点的高度h。按下式计算:
hr=2hr-h (附 4.11)
(5)避雷线在hx高度的xxˊ平面上的保护宽度,按下式计算:
(附4.12)
式中:bx——避雷线在 hx高度的xx′平面上的保护宽度(m);
h ——避雷线的高度(m);
hr ——滚球半径,按本规范表5.2.l确定(m);
hx ——被保护物的高度(m)。
(6)避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。
6.两根等高避雷线的保护范围,应按下列方法确定。
(1)在避雷线高度h小于或等于hr的情况下,当D大于或等于 时,各按单根避雷线所规定的方法确定;当D小于 时,按下列方法确定(附图 4.6):
①两根避雷线的外侧,各按单根避雷线的方法确定;
②两根避雷线之间的保护范围按以下方法确定:以A、B两避雷线为圆心,hr为半径作圆弧交于O点,以O点为圆心、hr为半径作圆弧交于A、B点;
③两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算:
(附4.13)
④避雷线两端的保护范围按双支避雷针的方法确定,但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定(附图4.6的1—1剖面):以双支避雷针所确定的保护范围中点最低点的高度 作为假想避雷针,将其保护范围的延长弧线与h0线交于E点。内移位置的距离x也可按下式计算:
(附4.14)
式中:b0——按(附4.3)式确定。
(2)在避雷线高度h小于2hr且大于hr,而且避雷线之间的距离 D小于2hr且大于 的情况下,按下列方法确定(附图4.7)。
① 距地面hr处作一与地面平行的线;
③ 以避雷线A、B为圆心,hr为半径作弧线相交于O点并与平行线相交或相切于C、E点;
③ 以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点;
④ 以C、E为圆心,hr为半径作弧线交于A、B并与地面相切;
⑤ 两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算:
(附4.15)
⑥ 最小保护宽度bm位于高处,其值按下式计算:
(附4.16)
⑦ 避雷线两端的保护范围按双支高度hr的避雷针确定,但在中线上线h0的内移位置接以下方法确定(附图4.7的1—1剖面):以双支高度hr的避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度h0′=(hr-D/2)作为假想避雷针,将其保护范围的延长弧线与h0线交于F点。内移位置的距离x也可按下式计算:
(附4.17)
7.本附录各图中所画的地面也可以是位于建筑物上的接地金属物、其它接闪器。当接闪器在“地面上保护范围的截面”的外周线触及接地金属物、其它接闪器时,各图的保护范围均适用于这些接闪器;当接地金属物、其它接闪器是处在外周线之内且位于被保护部位的边沿时,应按以下方法确定所需断面的保护范围
(1)以 A、B为圆心,hr为半径作弧线相交于 O点;
(2)以O为圆心,hr为半径作弧线AB,弧线AB就是保护范围的上边线。
注:当接闪器在“地面保护范围的截面”的外周触及的是屋面时,各图的保护范围仍有效,但外周线触及的屋面及外部得不到保护,内部得到保护。
(2)避雷针在房子短边一侧需高度=8米+4(房屋高度)
答案二:(1)避雷针在两房子长边一侧需高度=10米+4(房屋高度)
(2)避雷针在两房子短边一侧需高度=12米+4(房屋高度)
(3)避雷针在两房子一长一短边之间按第二条长度计算。
以上计算为理论值,建议实际考虑公差和安全系数后略增一些。