附录D 滚球法确定接闪器的保护范围

附录D 滚球法确定接闪器的保护范围

D.0.1 单支接闪杆的保护范围应按下列方法确定(图D.0.1):

图D.0.1  单支接闪杆的保护范围

    1 当接闪杆高度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)以杆尖为圆心,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,弧线与杆尖相交并与地面相切。弧线到地面为其保护范围。保护范围为一个对称的锥体。
        4)接闪杆在hx高度的平面上和地面上的保护半径,应按下列公式计算:

平面上和地面上的保护半径

式中:rx——接闪杆在hx高度的平面上的保护半径(m);
          hr——滚球半径,按本规范表6.2.1和第4.5.5条的规定取值(m);
         hx——被保护物的高度(m);
         r0——接闪杆在地面上的保护半径(m)。

    2 当接闪杆高度h大于hr时,在接闪杆上取高度等于hr的一点代替单支接闪杆杆尖作为圆心。其余的做法应符合本条第1款的规定。式(D.0.1-1)和式(D.0.1-2)中的h用hr代入。
D.0.2 两支等高接闪杆的保护范围,在接闪杆高度h小于或等于 hr的情况下,当两支接闪杆距离D大于或等于时,应各按单支接闪杆所规定的方法确定;当D小于 时,应按下列方法确定(图D.0.2):

    1 AEBC外侧的保护范围,应按单支接闪杆的方法确定。
    2 C、E点应位于两杆间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度应按下式计算:

式D.0.2-1

    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应按下式计算:

式D.0.2-2

    该保护范围上边线是以中心线距地面hr的一点为圆心,以为半径所做的圆弧AB。
    4 两杆间AEBC内的保护范围,ACO部分的保护范围应按下列方法确定:
        1)在任一保护高度hx和C点所处的垂直平面上,应以hx作为假想接闪杆,并应按单支接闪杆的方法逐点确定(图D.0.2中1-1剖面图)。
        2)确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。

图D.0.2  两支等高接闪杆的保护范围

      5 确定平面上的保护范围截面的方法。以单支接闪杆的保护半径rx为半径,以A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交;以单支接闪杆的(r0—rx)为半径,以E、C为圆心作弧线与上述弧线相交(图D.0.2中的粗虚线)。
D.0.3 两支不等高接闪杆的保护范围,在A接闪杆的高度h1和B接闪杆的高度h2均小于或等于hr的情况下,当两支接闪杆距离D大于或等于时,应各按单支接闪杆所规定的方法确定;当D小于时,应按下列方法确定(图D.0.3):

图D.0.3  两支不等高接闪杆的保护范围

    1 AEBC外侧的保护范围应按单支接闪杆的方法确定。
    2 CE线或线的位置应按下式计算:

式D.0.3-1

    3 在地面每侧的最小保护宽度应按下式计算:

式D.0.3-2

    4 在AOB轴线上,A、B间保护范围上边线位置应按下式计算:

式D.0.3-3

式中:x——距CE线或线的距离。
    该保护范围上边线是以线上距地面hr
的一点为圆心,以为半径所作的圆弧AB。

    5 两杆间AEBC内的保护范围,ACO与AEO是对称的,BCO与BEO是对称的,ACO部分的保护范围应按下列方法确定:
        1)在任一保护高度hx和C点所处的垂直平面上,以hx作为假想接闪杆,按单支接闪杆的方法逐点确定(图D.0.3的1-1剖面图)。
        2)确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分相同。
      6 确定平面上的保护范围截面的方法应与两支等高接闪杆相同。

D.0.4 矩形布置的四支等高接闪杆的保护范围,在h小于或等于hr的情况下,当D3大于或等于时,应各按两支等高接闪杆所规定的方法确定;当D3小于时,应按下列方法确定(图D.0.4):
    1 四支接闪杆外侧的保护范围应各按两支接闪杆的方法确定。
    2 B、E接闪杆连线上的保护范围见图D.0.4中1-1剖面图,外侧部分应按单支接闪杆的方法确定。两杆间的保护范围应按下列方法确定:
        1)以B、E两杆杆尖为圆心、hr为半径作弧线相交于O点,以O点为圆心、hr为半径作弧线,该弧线与杆尖相连的这段弧线即为杆间保护范围。
        2)保护范围最低点的高度h0应按下式计算:

式D.0.4-1
图D.0.4  四支等高接闪杆的保护范围

    3 图D.0.4中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为半径作弧线,与B、C和A、E两支接闪杆所作的在该剖面的外侧保护范围延长弧线相交于F、H点。
    F点(H点与此类同)的位置及高度可按下列公式计算:

    4 确定图D.0.4中3-3剖面保护范围的方法应符合本条第3款的规定。
    5 确定四支等高接闪杆中间在h0至h之间于hy高度的平面上保护范围截面的方法为以P点(距地面的高度为hr+h0)为圆心、为半径作圆或弧线,与各两支接闪杆在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面(图D.0.4中虚线)。
D.0.5 单根接闪线的保护范围,当接闪线的高度h大于或等于2hr时,应无保护范围;当接闪线的高度h小于2hr时,应按下列方法确定(图D.0.5)。确定架空接闪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时架空接闪线中点的弧垂宜采用2m,距离为120m~150m时宜采用3m。

图D.0.5  单根架空接闪线的保护范围(a)当h小于2hr,且大于hr时

    1 距地面hr处作一平行于地面的平行线。
    2 以接闪线为圆心、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。弧线至地面为保护范围。
    4 当h小于2hr且大于hr时,保护范围最高点的高度应按下式计算:

 

    5 接闪线在hx高度的平面上的保护宽度,应按下式计算:

式D.0.5-2

式中:bx——接闪线在hx高度的平面上的保护宽度(m);

           h——接闪线的高度(m);
          hr——滚球半径,按本规范表6.2.1和第4.5.5条的规定取值(m);
          hx——被保护物的高度(m)。

    6 接闪线两端的保护宽度应按单支接闪杆的方法确定。
D.0.6 两根等高接闪线的保护范围应按下列方法确定:
    1 在接闪线高度h小于或等于hr的情况下,当D大于或等于时,应各按单根接闪线所规定的方法确定;当D小于时,应按下列方法确定(图D.0.6-1):

图D.0.6-1  两根等高接闪线在高度h小于或等于hr时的保护范围

        1)两根接闪线的外侧,各按单根接闪线的方法确定。
        2)两根接闪线之间的保护范围按以下方法确定:以A、B两接闪线为圆心,hr为半径作圆弧交于O点,以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点。
        3)两根接闪线之间保护范围最低点的高度按下式计算:

式(D.0.6-1)

        4)接闪线两端的保护范围按两支接闪杆的方法确定,但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定(图D.0.6-1中1-1剖面):以两支接闪杆所确定的保护范围中最低点的高度作为假想接闪杆,将其保护范围的延长弧线与h0线交于E点。内移位置的距离也可按下式计算:

式(D.0.6-2)

式中:b0 ——按式(D.0.2-1)计算。
    2 在接闪线高度h小于2hr且大于hr,接闪线之间的距离D小于2hr,且大于的情况下,应按下列方法确定(图D.0.6-2):
        1)距地面hr处作一与地面平行的线。
        2)以A、B两接闪线为圆心,hr为半径作弧线交于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)两根接闪线之间保护范围最低点的高度按下式计算:

式(D.0.6-3)

        6)最小保护宽度bm位于hr高处,其值按下式计算:

式(D.0.6-4)
图D.0.6-2  两根等高接闪线在高度h小于2hr且大于hr时的保护范围

        7)接闪线两端的保护范围按两支高度hr的接闪杆确定,但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定(图D.0.6-2的1-1剖面):以两支高度hr的接闪杆所确定的保护范围中点最低点的高度作为假想接闪杆,将其保护范围的延长弧线与h0线交于F点。内移位置的距离也可按下式计算:

式(D.0.6-5)

D.0.7 本规范图D.0.1~图D.0.5、图D.0.6-1和图D.0.6-2所画的地面也可是位于建筑物上的接地金属物、其他接闪器。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、其他接闪器时,各图的保护范围均适用于这些接闪器;当接地金属物、其他接闪器是处在外周线之内且位于被保护部位的边沿时,应按下列方法确定所需断面的保护范围(图D.0.7):

图D.0.7  确定建筑物上任两接闪器在所需断面上的保护范围

    1 应以A、B为圆心、hr为半径作弧线相交于O点。
    2 应以O点为圆心、hr为半径作弧线AB,弧线AB应为保护范围的上边线。
    本规范图D.0.1~图D.0.5、图D.0.6-1和图D.0.6-2中凡接闪器在“地面上保护范围的截面”的外周线触及的是屋面时,各图的保护范围仍有效,但外周线触及的屋面及其外部得不到保护,内部得到保护。


 

条文说明
 

附录D 滚球法确定接闪器的保护范围
    本附录是根据本规范第5.2.12条的规定,采用滚球法并根据立体几何和平面几何的原理,再用图解法并列出计算式解算而得出的。
    两支接闪杆之间的保护范围是按两个滚球在地面上从两侧滚向接闪杆,并与其接触后两球体的相交线而得出的。
    绘制接闪器的保护范围时,将已知的数值代入计算式得出有关的数值后,用一把尺子和一支圆规就可按比例绘出所需要的保护范围。
    图D.0.5(a)(即2hr>h>hr时)仅适用于保护范围最高点到接闪线之间的延长弧线(hr为半径的保护范围延长弧线)不触及其他物体的情况,不适用于接闪线设于建筑物外墙上方的屋檐、女儿墙上。
    图D.0.5(b)(即当h≤hr时)不适用于接闪线设在低于屋面的外墙上。
    本附录各计算式的推导见《建筑电气》1993年第3期“用滚球法确定建筑物接闪器的保护范围”一文。


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