避雷针的保护计算公式

一、核心计算方法

1. 滚球法（国际通用标准）

根据建筑物防雷等级，采用不同滚球半径（${ℎ}_{�}$）计算保护范围：

• 第一类建筑物（重要设施，如危险品仓库）：
  • 滚球半径 ${ℎ}_{�}=30\text{米}$，地面保护半径约 27.5米，计算公式：$${�}_{�}=\sqrt{ℎ(2{ℎ}_{�}-ℎ)}-\sqrt{{ℎ}_{�}(2{ℎ}_{�}-{ℎ}_{�})}$$其中 $ℎ$ 为避雷针高度，${ℎ}_{�}$ 为被保护物高度。
• 第二类建筑物（普通住宅、商业建筑）：
  • 滚球半径 ${ℎ}_{�}=45\text{米}$，30米高避雷针的地面保护半径约 42.4米。
• 第三类建筑物（一般工业建筑）：
  • 滚球半径 ${ℎ}_{�}=60\text{米}$，保护范围进一步扩大，需按公式计算具体参数。

2. 折线法（适用于低矮建筑或简单估算）

• 地面保护半径公式：$�=1.5ℎ$（$ℎ$为避雷针高度），例如30米高避雷针地面保护半径约 45米。
• 被保护物高度 ${ℎ}_{�}$ 处的保护半径：
  • 当 ${ℎ}_{�}<15\text{米}$ 时：${�}_{�}=(1.5ℎ-2{ℎ}_{�})$
  • 当 ${ℎ}_{�}\ge 15\text{米}$ 时：${�}_{�}=(ℎ-{ℎ}_{�})$46。

二、实际应用参数

1. 高度与保护范围的关系
   • 避雷针越高，保护范围越大，但经济性和安全性需平衡，一般推荐高度为 35-45米。
   • 示例：30米避雷针对第三类建筑（滚球半径60米）的保护半径比第一类建筑大 约60%。
2. 联合保护范围
   • 多支避雷针可扩大覆盖区域，两针间距不超过 7倍针高时能形成连续保护区。

三、影响因素与注意事项

1. 地形与环境
   • 山区或相邻高层建筑会缩小实际保护范围，需通过专业软件模拟验证。
2. 安全风险
   • 避雷针接地装置附近 10米内 存在跨步电压风险，需设置警示标识。
3. 设备维护
   • 定期检查避雷针锈蚀、连接松动等问题，确保导电性能。

四、推荐工具与规范

• 计算工具：AutoCAD插件或防雷设计软件（如Eaton防雷计算器）可精确模拟保护范围。
• 规范参考：需符合《建筑物防雷设计规范》（GB50057）要求。