避雷针的保护范围及计算方法

避雷针（线）是以其自身挺立在地面上而使地面电场发生畸变。但电场畸变的范围究竟是有限的，所以当雷电先导从云中开始放电时，避雷针（线）不能影响它的发展路径。只有当先导放电发展到离地面一定高度H时，地面上的突出物如避雷针（线）才可以影响先导的发腰方向，使先导沿着电场强度较大的方向击向避雷针（线）。这个定向高度H的大小显然与避雷针（线）本身的高度h有关。根据经验，当h≤30m时，避雷针引雷的定向高度只约为20h；避雷线引雷的定向高度H约为10h。当h＞30m时，H基本上可取为常数H＝600m（对避雷针）或300m（对避雷线）。

图6-6　单支避雷针的保护范围

h—避雷针的高度；hx—被保护物的高度；ha—避雷针的有效高度；ha＝h-hx；rx—在hx的高度

所谓避雷针（线）的保护范围，是指被保护物在此空间范围内不致遭受雷击。由于放电的路径受很多偶然因素的影响，因此要保证被保护物绝对不受雷击是非常困难的，一般采用0.1%的雷击概率就行了。避雷针（线）的保护范围可以用模拟实验及运行经验确定。

1.单支避雷针的保护范围

如图6-6所示，避雷针在地面的保护半径r＝1.5h。从针的顶点向下作与针成45°的斜线，构成锥形保护空间的上部，从距针底各方向1.5h处向避雷针0.75h高处作连接线，与上述45°斜线相交，交点以下的斜线构成了锥形保护空间的下部。

2.两支等高避雷针的保护范围

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图6-7　两支等高避雷针的保护范围

D—两避雷针间的距离；2bx—在hx水平面上的保护范围最小宽度；rx—单支避雷针在hx高度的水平面上的保护半径；RO—通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧的半径，O点位于h-D/7p的水平面上；h0—两针间保护范围上限的最低点的高度或假想避雷针的高度

如图6-7所示，两针外侧的保护范围与单支时相同；为确定两针间的保护范围需首先求出假想避雷针的高度h0＝h-D/7p，而此针在O-O＇截面上的保护宽度如图6-7中右上角所示，它在地面上一侧的保护宽度为1.5h0，双针在hx水平面上保护范围的截面如图6-7中左下角所示。注意，要两针对被保护物能构成联合保护，即使被保护物高度为零，两针间的距离也必须小于7hap。ha是避雷针的有效高度，ha＝h-hx；p是针高影响系数。

图6-8　两支不等高避雷针的保护范围

3.两支不等高避雷针的保护范围

如图6-8所示，两针内侧的保护范围，先按单针法作出较高针1的保护范围，然后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，设点3为一假想针的顶点，此时可作出两等高针2和3的联合保护范围，图6-8中。至于两针外侧的保护范围则仍按单针计算。

两针联合起来的保护作用比两支孤立的单针大得多。由于两针之间受到了良好的屏蔽作用，所以其间就很少受雷击了。