高于滚球半径的气罐的独立接闪杆设计-论文.pdf

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1、第39卷第7期西南师范大学学报(自然科学版)2014年7月Vo1．39No．7JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Ju1．2014高于滚球半径的气罐的独立接闪杆设计①华国文，徐辰，张棚1．雅安市防雷中心，四川雅安625000；2．洪雅县气象局，四川洪雅620360摘要：根据滚球法原理，结合实例，介绍了采用几何作图法和图解法直接进行高于滚球半径的气罐的独立接闪杆的设计方法．该方法简单实用，有效解决了特殊独立接闪杆设计的难题，为防雷工程设计施工人员提供了简便易行的方法．关键词：

2、滚球法；化工；独立接闪杆；设计中图分类号：TM863文献标志码：A文章编号：1000—5471(2014)7～0053—05在化工企业设计中，防雷设计是一项十分重要的设计内容，有时需要确定独立接闪杆的安装位置、设置高度及保护范围．GB50057—2O1O或其他相关文献资料给出了滚球法确定接闪器保护范围的计算公式，并附有文字叙述：“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”_】]．“任何截面或剖面可以按合适的比例直接画出图形，校验是否保护到被保护物”l_2]．从这些叙述可知，规范中关于滚球

3、法确定接闪器保护范围的表述是按“顺序”进行的l_3]，即在事先已知接闪器的设置高度和安装位置的情况下，将已知的数值代入公式计算出接闪器的保护范围，再用作图的方法校验是否保护到被保护物，这其实是一个对已设接闪器验证的流程顺序．而防雷工程设计一般是根据被保护物的需求，确定接闪器的安装位置和高度，这些指标对于设计人员而言是未知的，需要分析计算才能确定出结果l_4]．为此，基于滚球法确定接闪器保护范围的基本方法，有学者推导出了单支独立、双支等高独立接闪杆的安装高度和保护范围计算公式；提出了在接闪杆安装位置设计合理的条件下，单支独立、单支非独立、双支等高、双支不等高接闪

4、杆的高度计算方法与计算步骤[6]；总结出了单支与双支等高接闪杆保护高度计算公式_7]．但这些计算方法只适用于滚球半径大于被保护物高度的情况，对于被保护物高度大于滚球半径又要求设立独立接闪杆进行保护时，设计人员往往就无能为力了，笔者在实践中多次遇到此类问题．本研究以一个实际例子介绍如何处理这类难题，为设计人员解决这类问题提供一定参考．1概况四川某化工厂，主要生产液氨，副产品为富甲烷气．其富甲烷气储存在一圆形储气罐内，罐体高3O．6lm，外壁直径28．24m，罐顶厚度4mm，罐身壁厚8mm，罐底厚度10mm，罐体表面材质为钢质．根据GB50057-2010~，GB

5、50058-92规定，该罐体划定为一类防雷构筑物，需要设置独立接闪杆进行保护．设计单位决定采用多支独立接闪杆或架空接闪线进行防护，设计中发现使用各种规范或文献资料中提供的计①收稿日期：2013一10—14作者简介：华国文(1966一)，男，重庆长寿人，助理工程师，主要从事雷电科学与防护技术的应用及研究54西南师范大学学报(自然科学版)http：／／xbbjb．SWLI．cn第39卷算方法均无法计算其保护范围，寻求防雷专业工程公司帮助，公司也拿不出具体的解决方案，笔者根据滚球法原理及以往的设计经验，进行了独立接闪杆的设计．2接闪杆的设计2．1滚球法我国建筑物防雷

6、设计规范中接闪杆保护范围的计算采用了国际电工委员会(IEC)推荐的滚球法，它以雷电放电路径几何距离的长短作为接闪杆保护范围的依据，该法是用半径为h的球体滚过许多防雷导体(通常是垂直和水平导体)时，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(电器一几何模型)提出的口．由于该气罐属于一类防雷构筑物，根据GB50057-2010要求，保护范围计算的滚球半径应取3O．2．2接闪杆的设置2．2．1接闪杆距罐体的距离根据GB50057-2010第4．2．1中第

7、五款要求，独立接闪杆和架空接闪线或网的支柱及其接地装置与被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的间隔距离，不得小于31TI，其计算公式为Ⅲ：地上部分，当h<5R时S1≥0．4(R+0．1h)(1)式中：S为空气中的间隔距离(m)，即独立接闪杆距离气罐外壁的水平距离；R为独立接闪杆、架空接闪线或网支柱处接地装置的冲击接地电阻(Q)；h为被保护物或计算点的高度(m)．根据GB50057-2010及相关规范要求，该处冲击接地电阻R。取10．由于被保护物高于滚球半径，滚球半径以上部分与滚球半径高度处的保护范围相同，故该计算点高度处h为30m，代人公式(1)，

8、得：S1≥0．4(R+0．1h)一5．