防雷系统的划分及避雷针滚球半径计算

防雷系统的划分及避雷针滚球半径计算

首先，在雷电流峰值和下行先导中储存的电荷量之间存在一个近似的比例关系，另外，当下行先导接近地面目标时，地面的电场强度与下行先导中的电荷量之间也存在近似的线性关系。

因此，雷电流峰值I与雷闪的***后闪络距离（简称雷击距离）h_B（= 滚球半径）之间存在一个比例关系：

                     r=10·I^0.65

r单位：米 (m)

I单位：千安 (kA)

标准IEC 62305-1(EN 62305-1)阐述了有关建筑物的雷电防护。其中也定义了各防雷保护系统的分类，并确定了相应的防雷保护措施。

防雷保护等级共分为4类。其中I类为***高保护等级，提供***好的保护，而IV类为***低保护等级，提供***基本的防雷保护。由防雷保护等级可确定接闪装置的拦截效率Ei （即：预期雷电被接闪装置安全接闪的概率），从而得出***后的闪络距离，也就是滚球半径。防雷保护等级、接闪装置的拦截效率Ei、滚球半径及***小雷电流峰值之间的相互关系见下表。

表：防雷保护等级、接闪装置的拦截效率Ei、滚球半径（雷击距离h_B）及***小雷电流峰值I之间的相互关系。来源：IEC 62306-1 (EN 62305-1)

在“电气-几何模型”中，下行先导的发展初期是不确定的，直到先导头部电压足以击穿它与地面目标间的间隙时，也即先导与地面目标的距离等于雷击距离时， 才受到地面影响而开始定向。由此导出了“滚球”这一通用的方法，通过该方法，可以对任何建筑格局内的接闪装置的安装位置进行检验。为完成滚球法，首先，人们需要对被保护的建筑物建立一个模型，（例如，比例1：100），然后，依据这个***建筑物外部结构的模型，来确定接闪装置的安装位置。另外，将周围的建筑物及其所处地理环境予以一并考虑也是十分重要的。因为，作为“天然保护措施”建筑物周围的环境将会影响到该建筑物。

另外，准备一个与保护等级相对应的以雷击距离为半径（根据防雷系统的保护等级，“滚球”半径r必须与半径20，30，45，60米成比例）的比例球。“滚球”的中心就是下行先导的起始点与相应的上行先导结合点。

当“滚球”围绕建筑物模型滚动时，每个滚球触及的点相当于可能的雷击位置而被标记下来。***终，“滚球”要沿建筑物的所有的方向滚过，再将所有滚球触及的点标记下来。同时，侧面雷击点也可以用同样的方法确定。由此，根据被保护建筑物的几何形状及其周边环境而得到的天然保护空间，将清晰可见。在这些位置上可以不需要安装接闪装置。请参见以下图例，深***域为滚球触及的区域，为雷击可能接闪的区域。