如何用滚球法确定避雷针的保护范围

避雷针的功能实质是引雷作用，它将雷电流引入大地，从而保护了线路、设备和建筑物等。避雷针一般采用圆钢或者钢管制成，它一般安装在建筑物、框架和支柱上等，它的下端通过引下线与接地装置连接。避雷针的保护范围是指它可以防护直击雷的空间来表示。《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010规定用滚球法来确定避雷针的保护范围。

滚球法的原理是根据被保护建筑物防雷等级确定一个滚球的半径，然后以该滚球半径的球体，沿着需要防护直接雷的部位滚动，如果滚球只接触到避雷针或者地面，而不接触需要保护的部分，那么该部分就在避雷针的保护范围内。下表来自建筑物防雷设计规范》GB50057，不同防雷等级的建筑物的滚球半径是不同的，第一类防雷建筑物的滚球半径为30m，第二类防雷建筑物的滚球半径为45m，第三类防雷建筑物的滚球半径为60m。

本文以单只避雷针为例。本文介绍用绘图法确定避雷针的保护范围。下面分成两种情况来进行叙述。

（1）避雷针的高度h小于等于滚球半径hr时

第一步，在距离地面hr处做一平行于地面的平行线；

第二步，以避雷针的针尖为圆心，hr为半径，做圆相交平行线的A、B两点。

第三步，以A、B两点为圆心，hr为半径，该两个圆与针尖相交与地面相切。从而两个圆与地面相交组成的锥形空间，就是避雷针的整个保护范围。

（2）避雷针的高度h大于滚球半径hr时

如果避雷针的高度大于滚球半径，在避雷针上取高度hr代替单只避雷针作为圆心。

下面以一个工程实例进行说明，用绘图法确定避雷针的保护范围。一个铁塔高30m，铁塔上面安装了一个高2m的避雷针，在铁塔附近建一个房子（属于第三类防雷建筑物），房子具体尺寸及距离铁塔距离见下图，确定此避雷针能否保护这一房子。

该建筑物为第三类防雷建筑物，滚球半径为60m，铁塔加上避雷针高度为32m。安装上述步骤绘制滚球法确定避雷针的保护范围。

第一步，在距离地面60m处做一平行于地面的平行线；

第二步，以避雷针的针尖为圆心，60m为半径，做圆相交平行线的A、B两点。

第三步，以A、B两点为圆心，hr为半径，该两个圆与针尖相交与地面相切。从而两个圆与地面相交组成的锥形空间，就是避雷针的整个保护范围。

测量可以得到避雷针在被保护房子高度上的水平保护半径为约为26.9m。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010附录D的公式（D.0.1-1）计算得到也是26.9m。通过用绘图法确定滚球法的保护范围更加深入了解滚球法的原理。

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