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淺析監控立杆防雷設計

作者:admin 發布日期: 2019-07-23 二維碼分享

淺析監控立杆防雷設計


[摘要]1、“折線法”避雷保護計算 “折線法”在電力係統又稱“規程法”,即單支避雷針的保護範圍是一個以避雷針為軸的折線圓錐體。620-997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》標準

    1、“折線法”避雷保護計算
    “折線法”在電力係統又稱“規程法”,即單支避雷針的保護範圍是一個以避雷針為軸的折線圓錐體。620-997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》標準就規定了單支避雷針的保護範圍。
1.1避雷針在地麵上保護半徑的計算
計算避雷針在地麵上的保護半徑可用公式
式中:Rp——保護半徑;
h——避雷針的高度;
P——高度影響因數。
其中,P的取值是:當h≤30m,P=1;當30 m的h的純數值;當h>20m時,隻能取h=120m。
1.2被保護物高度hp水平麵上保護半徑的計算
(1)當hp≥0.5h時,被保護物高度hp水平麵上的保護半徑式中:Rp--避雷針在hp水平麵上的保護半徑;
    hp——被保護物的高度;
ha——避雷針的有效高度。
(2)當hp<0.5h時,被保護物高度hp水平麵上的保護半徑
淺析監控立杆防雷設計
2、“滾球法”避雷保護計算
“滾球法”是國際電工委員會(IEC)推薦的接閃器保護範圍計算方法之一。我國建築防雷規範G 50057—994(2000年版)也把“滾球法”強製作為計算避雷針保護範圍的方法。滾球法是以hR為半徑的一個球體沿需要防止擊雷的部位滾動,當球體隻觸及接閃器(包括被用作接閃器的金屬物)或隻觸及接閃器和地麵(包括與大地接觸並能承受雷擊的金屬物),而不觸及需要保護的部位時,則該部分就得到接閃器的保護。滾球法確定接閃器保護範圍應符合規範規定,應用滾球法,避雷針在地麵上的保護半徑的計算可見以下方法及圖2。
(1)避雷針高度h≤hR時的計算
距地麵hR處作條平行於地麵的平行線。以針尖為圓心、hR為半徑作弧線交於平行線A,兩點。以A,為圓心,hR為半徑作弧線,該弧線與針尖相交並與地麵相切,這樣,從弧線起到地麵就是保護範圍。保護範圍是一個對稱的錐體。避雷針在hP高度的xx’平麵上和在地麵上的保護半徑,按公式[2](4)計算確定式中:Rp——避雷針保護高度xx’平麵上的保護半徑;
hR——滾球半徑,按表確定;
hp——被保護物的高度;
R0——避雷針在地麵上的保護半徑。
(2)當避雷針高度h>hR時的計算
在避雷針上取高度hp的一點代替單支避雷針針尖並作為圓心。

3、“滾球法”計算天麵避雷針保護範圍存在的問題
3.1存在問題
用“滾球法”計算避雷針在地麵上的保護,保護範圍可以很好地得到確認,但用“滾球法”計算天麵避雷針保護範圍時卻存在較大的誤差。“滾球法”是以避雷針和被保護物所在平麵為一無限延伸的平麵作為前提的,當被保護物位於屋頂天麵時,天麵不是一個無限延伸的平麵,況且,當滾球同時與避雷針尖和天麵避雷帶接觸時,滾球和天麵之間不存在確定的相切關係。因此《建築物防雷設計規範》中給出的計算公式將不能直接運用。
在這種情況下,我們怎樣計算其保護範圍呢?由於天麵不可延伸且形狀不規則,因此,根據滾球法計算保護範圍的原理,當避雷針位置確定後,滾球在以避雷針尖作為一個支點,以避雷帶上任一點作為另一支點滾動時,它在一定高度的保護範圍也將是一個不規則的圖形。從理論上講,要想知道被保護物體能否得到全麵保護,我們需要計算出以避雷針尖為一個滾球支點,以避雷帶上的所有點作為另一個滾球支點時,用避雷針在一定高度的所有保護半徑來確定被保護物體能否完全得到保護。這種計算方法在實際應用中有一定的偏差。因此,我們需要尋找一種簡便的方法來計算被保護物體能否得到避雷針的完全保護。
從滾球法計算保護範圍的原理中,我們可以得出如下推論:
(1)以避雷針的頂點為一個支點,另一個支點距避雷針基點的垂直距離越近時,其在一定高度的保護半徑越小,反之,另一個支點距避雷針的基點垂直的距離越遠(不能超過滾球半徑)時,其在一定高度的保護半徑越大。
(2)當被保護物體.高點垂直於避雷針的平麵上,計算出的保護半徑大於被保護物體上.遠點距避雷針的垂直距離時,該被保護物體可得到避雷針的全麵保護。
根據以上推論,我們隻要計算出避雷帶上距避雷針基點.近(指以避雷針基點作為起點,經被保護物體在天麵上的正投影與避雷帶上各點連線中的.短距離)的點作為支點時,一定高度的保護距離,即可判斷出該物體能否得到全麵保護(當計算出的保護距離大於該被保護物體到避雷針的垂直距離的.大值時,被保護物體得到全麵保護,反之,則相反)。
3.2舉例說明
假設天麵有一物體,物體的高度為3m,其.遠點距避雷針基點的垂直距離為7m,避雷帶上距避雷針基點.近的點(該支點與避雷針基點的連線經過被保護物體在天麵的正投影)距避雷針的垂直距離為m。避雷針設多高才能對該物體進行全麵保護?
根據以上條件,假設避雷針的基點為O點,被保護物體上距避雷針的.遠點設為A點,滾球的另一個支點為點,依據滾球法的原理。
(1)分別以A,兩點為圓心,以hR為半徑劃圓弧,則圓弧相交於E點,E點即為滾球的圓心。
(2)以E點為圓心,以hR為半徑劃圓,則該圓一定經過A,兩點且與避雷針相交於C點(當E點距避雷針的垂直距離大於hR時,無交點),OC即為所求避雷針的高度。
(3)經過滾球中心點E點作垂直於O的直線,與O的延長線相交於F點。連接EA,EB,EC,則線段EA,EB,EC相等且等於滾球半徑。經A,C兩點作垂直於EF的直線,與EF相交於I,H兩點。
(4)設F=x,EF=y,避雷針高度OC=h,滾球半徑取45m,則可得方程組y=43.95m。
避雷針的高度應取一定的裕量,所以取高度為7.5m,可對物體進行全麵保護。如果用G50057—994標準給出的滾球法計算公式進行計算,所得結果為h=6.4m,被保護對象可能得不到全麵保護,存在一定雷電繞擊概率。

4、實例比較
下麵以發電廠一些常見建築物的保護麵積來比較兩種計算方法(由於電廠的建築物多數屬於第三類防雷建築物,所以滾球半徑按第三類防雷建築物選擇,即hR=60m)。
某電廠油區有兩種規格的油罐,油罐保護高度hP分別為8m和25m,都設置了同樣高度的避雷針,避雷針高度h=40m,油罐保護半徑分別以折線法和滾球法進行計算。
4.1折線法
根據公式(1),油罐保護高度8m的地麵保護半徑等於油罐保護高度25m的地麵保護半徑,R=5hP=52.2m。這是因為保護高度hP=8m<0.5h=20m,而保護高度hP=25m>0.5h=20m。油罐保護高度8m水平麵上的保護半徑Rp=(1.5h-2hp)P=20.88m。油罐保護高度25m水平麵上的保護半徑Rp=(h-hp)P=13.05m。
4.2滾球法
因為避雷針高度h=40m,滾球半徑hR=60m,h<hR,根據公式[2](4),油罐保護高度8m的地麵保護半徑等於油罐保護高度25m的地麵保護
對比以上數據,可以看出,在相同的條件下(滾球半徑按第三類防雷建築物選),用“滾球法”計算出來的建築物高度水平麵的保護半徑(13.72m和7.84m)要比“折線法”計算出來的保護半徑(20.88m和13.05m)要小,換言之,要達到相同的保護半徑,用“滾球法”計算出的避雷針高度要比“折線法”計算出來的高度要高,可見“滾球法”要比“折線法”對獨立避雷針的要求略高一些。隻有第三類防雷建築物的高度低於20m時,“滾球法”算出的避雷針保護範圍才與“折線法”算出的保護範圍相似。

5、結論
綜上所述,可以得出以下幾點結論:
(1)“折線法”的主要特點是設計直觀、計算簡便、節省投資,但隻適用於20m以下的避雷高度,不能計算高度20m以上建築物的保護範圍,而且計算結果與雷電流大小無關。
(2)“滾球法”的主要特點是可以計算避雷針(帶)與網格組合時的保護範圍。凡安裝在建築物上的避雷針、避雷線(帶),不管建築物的高度如何,都可采用滾球法來確定保護範圍,並且保護範圍與雷電流大小有關,但獨立避雷針、避雷線受相應的滾球半徑限製(60m),其高度和計算相對複雜,比“折線法”要增大投資。
(3)天麵避雷針保護範圍的計算必須具體情況具體分析,用滾球法的原理設計出不同的避雷針組合,對天麵上的重要設施進行保護。
由於對大氣電學特別是閃電規律的認識,現在還處在很不成熟的階段,主要原因之一是由於閃電現象的隨機性,而且大氣現象還與地理位置,地貌等有關。所以無論在國內還是在國外,對防雷技術的看法還有很多意見。目前電力係統的電氣設備直擊雷防護都是根據現行行業標準設計的,而按照現行行業標準進行的電力設備直擊雷防護設計,從949年至今已經曆了半個多世紀的安全運行經驗的考驗,沒有出現重大問題。在對建築物防雷設計國標送審稿審查時,電力係統過電壓方麵的..已經指出,電力設備不同一般建築物,因此該國標不一定適用於電力係統中電力設備的直擊雷防護。但 “滾球法”對於結構複雜的高層建築保護有很大的優勢,了解規程中“折線法”和“滾球法”的各自特點,具體工程具體分析,才能製訂出一套安全經濟的保護方案。西安路燈廠,西安景觀燈廠,西安智慧路燈廠,西安5G綜合杆,西安k8凱發真人版照明設備有限公司,陝西路燈生產廠家,西安k8凱發真人版寧夏路燈廠家,西安k8凱發真人版甘肅路燈廠家,西安k8凱發真人版榆林路燈廠家,山西路燈廠,西安k8凱發真人版新疆路燈廠家,西安k8凱發真人版內蒙路燈廠家18049099472

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