一、計算方法
常用避雷針(這裏僅指單針)保護範圍的計算方法主要有折線法和滾球法。
“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。
滾球法是一種計算接閃器（接閃器就是專門用來接收直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃器的金屬杆，稱為避雷針。接閃器的金屬線，稱為避雷線或架空地線。接閃器的金屬帶、金屬網，稱為避雷帶。接閃器位於防雷裝置的頂部，其作用是利用其高出被保護物的突出部位把雷電引向自身，承接直擊雷放電。）保護範圍的方法。它的計算原理為以某一規定半徑的球體，在裝有接閃器的建築物上滾過，滾球體由於受建築物上所安裝的接閃器的阻擋而無法觸及某些範圍，把這些範圍認為是接閃器的保護範圍。這就是滾球法。
在避雷針保護範圍的計算方法中，折線法僅取決於避雷針的高度及被保護物高度，“折線法”是比較成熟的方法，電力行業標準中一直采用“折線法”，主要特點是設計直觀，計算簡便，節省投資；而滾球法取決於避雷針的高度、滾球半徑和被保護物高度,“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，但計算相對複雜，投資成本相對大。
二、避雷針保護範圍計算（“折線法”）
由於電力係統常用方法為“折線法”，故下麵隻介紹“折線法”計算方法。
2.1、單支避雷針的保護範圍(圖2.1) ,應按下列公式計算：
圖2. 1 單支避雷針的保護範圍
Φ-保護角(°)
1、避雷針在地麵上的保護半徑,應按下式計算:
r=1.5hP (2.1-1)
式中:r——保護半徑(m);
h——避雷針或避雷線的高度(m),當h>120m時,可取其等於120m;
P——高度影響係數,h≤30m,P=1；30m120m,P=0.5。
2、在被保護物高度hx水平麵上的保護半徑應按下列方法確定:
1)當hx≥0.5h時,保護半徑應按下式確定:
rx=(h-hx)P=haP (2.1-2)
式中:rx——避雷針或避雷線在hx水平麵上的保護範圍(m);
hx——被保護物的高度(m);
ha——避雷針的有效高度(m)。
2)當hx
rx=(1.5h-2hx)P (2.1-3)
2.2、兩支等高避雷針的保護範圍(圖2.2-1),應按下列方法確定:
圖2.2-1 高度為h的兩等高避雷針的保護範圍
1、兩針外側的保護範圍應按單支避雷針的計算方法確定。
2、兩針間的保護範圍應按通過兩針頂點及保護範圍上部邊緣最低點O的圓弧確定,圓弧的半徑為R'o。 O點為假想避雷針的頂點,其高度應按下式計算:
ho=h-D/(7P) (2.2)
式中:ho——兩針間保護範圍上部邊緣最低點高度 (m) ;
D——兩避雷針間的距離(m) 。
3、兩針間 hx水平麵上保護範圍的一側最小寬度 bx應按圖2. 2-2確定。當 bx大於 rx時,應取bx等於rx。
圖2.2-2兩等高避雷針間保護範圍的一側最小寬度(bx)與 D/(haP)的關係
4、兩針間hx水平麵上保護範圍的一側最小寬度bx按下式計算:
當hx≥h0/2時, bx= (h0-hx)
當hx
當D=7haP時, bx=0
5、兩針間距離與針高之比 D/h, 不宜大於5。
2.3、多支等高避雷針的保護範圍(圖2. 3),應按下列方法確定:
(a)三支等高避雷針在hx水平麵上的保護範圍
圖2.3 三支、四支等高避雷針在hx水平麵上的保護範圍
1、三支等高避雷針所形成的三角形的外側保護範圍應分別按兩支等高避雷針的計算方法確定。 在三角形內被保護物最大高度 hx水平麵上,各相鄰避雷針間保護範圍的一側最小寬度bx≥0時,全部麵積可受到保護。
2、四支及以上等高避雷針所形成的四角形或多角形,可先將其分成兩個或數個三角形,然後分別按三支等高避雷針的方法計算 。
2.4、不等高避雷針的保護範圍(圖2.4),應按下列方法確定:
圖2.4 兩支不等高避雷針的保護範用
1、兩支不等高避雷針外側的保護範圍應分別按單支避雷針的計算方法確定,
2、兩支不等高避雷針間的保護範圍應按單支避雷針的計算方法,先確定較高避需針1的保護範圍,然後由較低避雷針2的頂點,做水平線與避雷針1 的保護範圍相交於點3,取點3避雷針的計算方法確定避雷針2和3間的保護範圍,通過避雷針2、3頂點及保護範圍上部邊緣最低點的圓弧,其弓高應按下式計算:
f=D'/(7P) (2.4)
式中: f——圓弧的弓高(m) ;
D'——避雷針2和等效避雷針3間的距離(m)。
3、對多支不等高避雷針所形成的多角形,各相鄰兩避雷針的外側保護範圍應按兩支不等高避雷針的計算方法確定;三支不等高避雷針,在三角形內被保護物最大高度 hx水平麵上,各相鄰避雷針間保護範圍一側最小究度bx≥0時,全部麵積可受到保護;四支及以上不等高避雷針所形成的多角形,其內側保護範圍可仿照等高避雷針的方法確定。
2.5.不同地麵標高的單支避雷針保護範圍
不同地麵標高的單支避雷針保護範圍分別以不同地平麵(即避雷針高度不同)確定所在地平麵被保護物的保護半徑,見下圖。
不同地麵標高的單支避雷針保護範圍
由圖可見,以地平麵1為基準,避雷針高為h1, 按單支避雷針保護範圍方法確定保護hx1的保護半徑為rx1,以地平麵2為基準,避雷針高為h2, 保護hx2的保護半徑為rx2。
2.6、不同地麵標高的兩支避雷鍾保護範圍
不同地麵標高的兩避雷針保護範國的確定如下圖。
不同地麵標高的兩避雷針保護範圍
( 1 )兩支避雷針外側,按單支避雷針保護範圍確定;
( 2 )兩支避雷針內側,分別以不同地平麵,按兩支避雷針內側保護範圍方法, 確定所在地平麵內被保護物的保護範圍。若兩地麵的標高不一樣(即不在同一水平麵上),畫針間保護一側最小寬度,分別按不同地平麵確定不同的bx1、 bx2如上圖中實線保護範圍。若兩地被保護標高一樣,不論按那一地平麵確定,兩針間保護一側最小寬度是一樣的。如被保護標高同為hx1,則保護範圍2的平麵為虛線;被保護高程同為hx2,則保護範圍1的平麵為虛線。
2.7、山地和坡地上避雷針的保護範圍應有所減小,應按下列方法確定:
1、避雷針的保護範圍可按本文式(2. 1-1)~式(2. 1-3) 計算 。
2、兩等高避雷針保護範圍bx按本文圖2.2-2確定的 bx 乘以0.75求得,上部邊緣最低點高度可按下式計算:
h0=h-D/(5P) (2. 7-1)
3、兩不等高避雷針保護範圍的弓高可按下式計算:
f=D'/(5P) (2. 7-2)
4、利用山勢設立的遠離被保護物的避雷針不得作為主要保護裝置。
