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              防雷技术
             
            防雷装置LPS设计流程图
            防雷装置中的金属防腐蚀
            防雷装置材料的选择
            垂直接地极对接地系统电气性能的影响
            空气开关在浪涌?;て靼沧爸械氖褂?/a>
            机房设备的干扰
            接地装置中的跨步电压和接触电压
            办理新建建筑物防雷设施验收程序
            滚球法计算避雷针?;し段?/a>
            防雷电入侵计算机信息系统的各种途径
            选用避雷器的注意事项
            防雷工程施工中需注意的某些问题
            接地及其布线工艺的改进优化
            30米、10米、5米滚球体育app官方主页、0.5米的四个法则
            雷电的形成
            防雷设施——建筑物质量的重要组成部分
            滚地雷
            雷电的危害形式
            雷雨季节如何?;ぜ矣玫缙?/a>
            美国最先进的防雷设施是什么样的
             
              防雷技术 > 滚球法计算避雷针?;し段?/a>
            滚球法计算避雷针?;し段?/td>

            滚球法计算避雷针?;し段?/span>

            滚球法”是一种计算接闪器?;し段У姆椒?。它的计算原理为以某一规定半径的球体滚球体育app官方主页,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?滚球体育app官方主页;し段?。这就是滚球法。
            “滚球法”是国际电工委员会(IEC)推荐的接闪器?;し段Ъ扑惴椒ㄖ?;我国目前正在实施的建筑防雷规范GB50057-94也采纳了“滚球法”。
            由立体几何的知识即可进行“滚球法”的计算。借助某些软件在计算机上可以使计算的过程及计算结果的表述变得更加简易。在本行业内大多数学者们的专著及文章中都对滚球法的计算机辅助计算有详细具体的说明。这里就不再复述。
            下面介绍本公司在实际工程中是如何运用滚球法的:
            由于使用避雷针做为接闪器时得到的?;し段?滚球体育app官方主页,一般具有较好的轴对称性;而使用避雷带等其它接闪器时所得到的惫銮蛱逵齛pp官方主页;し段б话忝挥兄岫猿菩?,并且较为复杂,因此本文中只讨论以避雷针做为接闪器的情况。
            首先规定以下几个条件:
            1、 滚球半径为R(根据GB50057-94可选30、45、60m)滚球体育app官方主页。
            2、 地面无论坡度θ多大均为绝对平面。
            3、 避雷针高度H指针尖竖直至地面的距离,针尖以下部分均视为接闪器。针杆均为竖直安装滚球体育app官方主页,即避雷针与竖直轴重合滚球体育app官方主页。
             
            一、 常规单针
            (θ=0, H=R)
            这种情况的?滚球体育app官方主页;し段а厥敝峋哂型耆岫猿菩?滚球体育app官方主页,任选一个通过竖直轴的轴线剖面如下图
            滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+A(圆弧)+L(直线)
            注:A=π
            一个半径为R的球沿θ=0的地面滚动,当它遇到高度H=R的避雷针时被阻碍,让它翻过针尖继续向前滚。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面间的范围。这就是该剖面上的?;し段?。由于?;し段а厥敝峋哂型耆岫猿菩?,令该包络线沿竖直轴旋转得到的实体就是实际空间的?;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?,则我们认为这样的?;な怯行У?。

            二、常规单针
            (θ=0, 0<H<R)
            这种情况的?;し段а厥敝峋哂型耆岫猿菩?,任选一个通过竖直轴的轴线剖面如下图滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+A(圆弧)+L(直线)
            注:0<A<π
            一个半径为R的球沿θ=0的地面滚动,当它遇到高度0<H<R的避雷针时被阻碍,让它翻过针尖继续向前滚。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面间的范围。这就是该剖面上的?;し段?。由于?;し段а厥敝峋哂型耆岫猿菩?,令该包络线沿竖直轴旋转得到的实体就是实际空间的?;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?,则我们认为这样的?;な怯行У?。
            三、常规单针
            (θ=0, H>R)
            这种情况的?;し段а厥敝峋哂型耆岫猿菩?,任选一个通过竖直轴的轴线剖面如下图
            滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+ L(直线)+A(圆弧)+ L(直线)+L(直线)
            注:A=π
            一个半径为R的球沿θ=0的地面滚动滚球体育app官方主页,当它遇到高度H>R的避雷针时被阻碍,让它翻过针尖继续

            向前滚。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面

            间的范围。这就是该剖面上的?;し段?。由于?;し段а厥敝峋哂兄岫猿菩?,令该包络线沿竖直轴旋

            转得到的实体就是实际空间的?;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?,则我们认为这样

            的?;な怯行У?。
            总结上述三种情况(一,二,三)。
            它们的?;し段Ф佳厥敝峋哂兄岫猿菩?,并且避雷针与竖直轴均重合,如果在不同高度上对?;し段∷浇孛媸奔纯傻玫奖;し段У穆掷?,它们是以避雷针为圆心的一系列同心圆。
            当?;し段范ê蠊銮蛱逵齛pp官方主页,这些同心圆的半径与水平截面的高度是一一对应的。即
            r = f ( h ) ,h∈[0,H] (1)
            式中: r ---- 同心圆的半径(?滚球体育app官方主页;ぐ刖叮?br /> h ---- 水平截面高度
            一般情况下滚球体育app官方主页,我们将 r 称为?;ぐ刖?。严谨的说法应该是某高度上的?;ぐ刖豆銮蛱逵齛pp官方主页。如“高度为5m时?;ぐ刖段?0m 。”
            ?;ぐ刖犊梢远ㄒ逦涸谀骋桓叨鹊乃矫嫔瞎銮蛱逵齛pp官方主页,从避雷针到?;し段П呓绲木嗬?。
            而当在具体工程应用中需要描述避雷针的?;し段苯龈鲆桓霰;ぐ刖妒遣还坏?!
            请看下面三种方法:
            1、 公式法
            方法:给出?;ぐ刖兜谋泶锸剑?)。
            优点:描述完整,精确。
            缺点:计算复杂,不够直观。
            常用于:编写教材及发表论文。
            2、 列r-h表
            方法:对高度h以一定的步长取值,带入?;ぐ刖兜谋泶锸剑?)求出r列表即可。
            优点:兼顾精确性及直观性。
            缺点:计算复杂,不够完整滚球体育app官方主页。
            常用于:编制产品手册。
            3、 校核危险剖面
            方法:根据经验找出最有可能超出?;し段У募父鑫O盏?,然后做出通过这些危险点的轴线剖面进行校核即可。
            优点:计算简单,精确。
            缺点:缺乏完整性及直观性。
            常用于:具体工程计算。
            在一,二滚球体育app官方主页,三中,以上3种方法均适用,差别不大。

            四、常规单针
            ( 0<θ<π/2, H=R·tg[(π-2θ)/4] )
            这种情况的?;し段а厥敝峋哂忻娑猿菩?,沿垂直轴具有轴对称性,选取通过竖直轴及垂直轴的轴线剖面如下图
            滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+A(圆弧)+L(直线)
            注: A=π-2θ
            一个半径为R的球沿坡度为θ的地面滚动,当它遇到高度H=R·tg[(π-2θ)/4] 的避雷针时被阻碍,让它翻过针尖继续向前滚。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面间的范围。这就是该剖面上的?;し段Ч銮蛱逵齛pp官方主页。由于?;し段а卮怪敝峋哂兄岫猿菩?,令该包络线沿垂直轴旋转得到的实体就是实际空间的?;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?,则我们认为这样的?;な怯行У?。
            五、常规单针
            ( 0<θ<π/2, H=R·ctg[(π-2θ)/4] )
            这种情况的?;し段а厥敝峋哂忻娑猿菩?,沿垂直轴具有面对称性,选取通过竖直轴及垂直轴的轴线剖面如下图
            滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+ L(直线)+A(圆弧)+L(直线)
            注: A=π
            一个半径为R的球沿坡度为θ的地面滚动,当它遇到高度H=R·ctg[(π-2θ)/4] 的避雷针时被阻碍,让它翻过针尖继续向前滚。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面间的范围。这就是该剖面上的?;し段?。由于?;し段Р痪哂兄岫猿菩?,所以不能采用令包络线旋转的方式得到实际空间的?;し段?。我们可以通过竖直轴做不同的剖面得到不同的内包络线,这些内包络线的集合与地面形成的空间实体就是惫銮蛱逵齛pp官方主页滚球体育app官方主页;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?,则我们认为这样的?;な怯行У?滚球体育app官方主页。
            六、常规单针
            ( 0<θ<π/2, 0<H<R·tg[(π-2θ)/4] )
            这种情况的?;し段а厥敝峋哂忻娑猿菩?滚球体育app官方主页,沿垂直轴具有轴对称性,选取通过竖直轴及垂直

            轴的轴线剖面如下图

            滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+A(圆弧)+L(直线)
            注: 0<A<π-2θ
            一个半径为R的球沿坡度为θ的地面滚动,当它遇到高度0<H<R·tg[(π-2θ)/4] 的避雷针时被

            阻碍,让它翻过针尖继续向前滚。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面间的范围。这就是该剖面上的?;し段?。由于?;し段а卮怪敝峋哂兄岫猿菩?,令该包络线沿垂直轴旋转得到的实体就是实际空间的惫銮蛱逵齛pp官方主页;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?滚球体育app官方主页,则我们认为这样的惫銮蛱逵齛pp官方主页;な怯行У?。

            七、常规单针
            ( 0<θ<π/2, R·tg[(π-2θ)/4] <H<R·ctg[(π-2θ)/4] )
            这种情况的?;し段а厥敝峋哂忻娑猿菩?,沿垂直轴具有面对称性,选取通过竖直轴及垂直轴的轴线剖面如下图
            滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+ L(直线)+A(圆弧)+L(直线)
            注:π-2θ<A<π
            一个半径为R的球沿坡度为θ的地面滚动,当它遇到高度R·tg[(π-2θ)/4] <H<R·ctg[(π-2θ)/4] 的避雷针时被阻碍,让它翻过针尖继续向前滚滚球体育app官方主页。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面间的范围。这就是该剖面上的?;し段?。由于?;し段Р痪哂兄岫猿菩?,所以不能采用令包络线旋转的方式得到实际空间的?;し段?。我们可以通过竖直轴做不同的剖面得到不同的内包络线,这些内包络线的集合与地面形成的空间实体就是?;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?,则我们认为这样的?;な怯行У?。
            八、常规单针
            ( 0<θ<π/2, H>R·ctg[(π-2θ)/4] )
            这种情况的?;し段а厥敝峋哂忻娑猿菩?,沿垂直轴具有面对称性滚球体育app官方主页,选取通过竖直轴及垂直轴的轴线剖面如下图
            滚球球心的运动轨迹为:
            L(直线)+ L(直线)+A(圆弧)+ L(直线)+L(直线)
            注: A=π
            一个半径为R的球沿坡度为θ的地面滚动,当它遇到高度H>R·ctg[(π-2θ)/4] 的避雷针时被阻碍,让它翻过针尖继续向前滚。滚球离开避雷针后我们即可看到滚球无法触及的范围就是滚球外圆运动轨迹的内包络线与地面间的范围。这就是该剖面上的?;し段?。由于?;し段Р痪哂兄岫猿菩?,所以不能采用令包络线旋转的方式得到实际空间的?;し段?。我们可以通过竖直轴做不同的剖面得到不同的内包络线,这些内包络线的集合与地面形成的空间实体就是?滚球体育app官方主页滚球体育app官方主页;し段?。如果被?;さ慕ㄖ锿耆诟檬堤宓姆段?,则我们认为这样的?;な怯行У?。
            总结上述五种情况(四,五,六,七,八)。
            它们的?;し段Ф季哂忻娑猿菩?,该对称面由竖直轴及垂直轴确定。其中四,六的?;し段Ь哂兄岫猿菩?,对称轴为垂直轴。如果在不同高度上对?;し段∷浇孛媸奔纯傻玫奖;し段У穆掷?,但是线型较复杂。
            为了便于分析,引入柱坐标系{r,β,h}。以避雷针为h轴,针杆与地面的交点为0点滚球体育app官方主页。
            则?;ぐ刖兜谋泶锸轿?br /> r = f (β,h ) ,β∈[0,2π]滚球体育app官方主页,h∈[-R,H+R] (2)
            式中: r ---- ?滚球体育app官方主页;ぐ刖?br /> β ---- 方向
            h ---- 水平截面高度
            从(2)式中可看出,?;ぐ刖队筛叨燃胺较蛄礁鲆蛩鼐龆?。此时的说法应该改为某高度上某方向的?;ぐ刖?。如“高度为5m时,东偏南30?的?;ぐ刖段?0m 。”
            而此时在具体工程应用中需要描述避雷针的?;し段苯龈鲆桓霰;ぐ刖妒窃恫还坏?!
            请看下面四种方法:
            1、公式法
            方法:给出?;ぐ刖兜谋泶锸剑?)。
            优点:描述完整,精确。
            缺点:计算较复杂,不够直观。
            2、列r-β, h表
            方法:对方向β,高度h以一定的步长取值,带入?;ぐ刖兜谋泶锸剑?)求出r列表即可。
            优点:描述精确。
            缺点:计算较复杂,不够完整,不够直观。
            3、校核危险剖面
            方法:根据经验找出最有可能超出?;し段У募父鑫O盏?,然后做出通过这些危险点的轴线剖面进行校核即可。
            优点:计算简单,精确滚球体育app官方主页。
            缺点:缺乏完整性及直观性。
            4、计算机辅助设计
            方法:使用三维绘图软件显示计算结果。
            优点:非常完整,精确滚球体育app官方主页,直观。
            缺点:计算较复杂。
            在四,五,六,七,八中,第1,2滚球体育app官方主页,4种方法存在计算较复杂的问题,都要上机编程计算滚球体育app官方主页。我们认为第3种方法较适用滚球体育app官方主页。
            总结上述八种情况(一~八)。
            对坡度θ有变化的地形,或者安装一只以上的避雷针时,可以用以上八种情况组合而成进行分析,此时?;ぐ刖兜谋泶锸交嵯嗟备丛?。当使用我们推荐的第3种方法时,虽然需要一定的经验,但是计算过程将变得简单。
            通用的滚球法计算步骤
            一滚球体育app官方主页、 适用范围说明
            1、 任意形式的常规接闪器,包括避雷针,避雷带滚球体育app官方主页,避雷线,避雷网。
            2、 接闪器的安装数量不受限制。
            3滚球体育app官方主页、 地形起伏不受限制。
            4、 除惫銮蛱逵齛pp官方主页;ざ韵笸?,其他建筑物均视为大地。

            二、 计算准备
            1
            、 选用空间三维直角坐标系{X,Y,Z}。XY平面为水平面,Z轴为竖直轴。
            2
            、确定地形边界。被?;ざ韵笤?/span>XY平面上投影的外廓沿法线方向外移2R(滚球直径)即可得到地形边界的最小范围。将地形边界内的大地表面数字化,可得到一个面的集合,定义为集合A(2,0)。
            集合名称注解:
            a
            、英文字母是集合的名称。
            b
            、括号中的第一位数字表示集合中的元素所形成的空间结构特性。1表示线结构,2表示面结构,3表示实体结构。
            c
            、括号中的第二位数字每增加1就表示原集合中的元素经过1次运算又得到了一个新的集合。
            3
            、将被?;ざ韵笫只?滚球体育app官方主页,可得到一个实体的集合,定义为集合B(3,0)滚球体育app官方主页。
            4
            滚球体育app官方主页、将所设计的接闪器数字化,可得到一个线的集合滚球体育app官方主页,定义为集合C(1,0)。

            三、 计算
            1
            、 优化大地表面。将A(2,0)通过优化计算得到A(2,1)滚球体育app官方主页。要求A(2,1)中任意一点的曲面半径均不小于滚球半径R。
            2
            、 A(2,1)沿法线方向向上移动滚球体育app官方主页,距离为R,得到新的集合A(2,2)。
            3
            、 定义A(2,0) A(2,2)之间的空间为A(3,3)。
            4
            、 C(1,0)沿法线方向向外扩大,距离为R,得到新的集合C(3,1)。
            5
            、 定义A(3,3) C(3,1)的并集为D(3,0)滚球体育app官方主页。
            6
            滚球体育app官方主页、 定义D(3,0) 的上表面为D(2,1)。
            7
            、 D(2,1)沿法线方向向下移动,距离为R,得到新的集合D(2,2)。
            8
            、 定义A(2,1) D(2,2)之间的空间为E(3,0)。E(3,0)就是接闪器的?;し段Э占?滚球体育app官方主页。
            9
            、 定义A(2,0) A(2,1)之间的空间为F(3,0)。F(3,0)是自然?;し段Э占?。意思是不安装接闪器该空间也受?;?。
            10
            、 定义E(3,0) F(3,0)的并集为G(3,0)滚球体育app官方主页。G(3,0)就是总的?;し段Э占?。
            11
            、 H(3,0)=B(3,0)-B(3,0)∩G(3,0)。H(3,0)就是被?;ざ韵笊喜辉诒;し段诘目占?。如果H(3,0)为空集,则表示被?;ざ韵笤诮由疗鞯谋;し段?。

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