1、馬金福馬金福 湖州市防雷中心湖州市防雷中心關(guān)于安全距離及屏蔽系數(shù)關(guān)于安全距離及屏蔽系數(shù)計(jì)算的理解和探討計(jì)算的理解和探討dadad防雷檢測所1 1、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論 在在建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50057-94 2000年版）第年版）第6.3.2條中條中規(guī)定：在閃電擊于格柵形大空間屏蔽以外附近的情況下，當(dāng)有屏蔽時(shí)，在格規(guī)定：在閃電擊于格柵形大空間屏蔽以外附近的情況下，當(dāng)有屏蔽時(shí)，在格柵形大空間屏蔽內(nèi)，即在柵形大空間屏蔽內(nèi)，即在lpz1區(qū)內(nèi)的磁場強(qiáng)度從區(qū)內(nèi)的磁場強(qiáng)度從h0減小為減小為h1，其值應(yīng)按下，其值應(yīng)按下式計(jì)算：式計(jì)算： （1） 式中式中sf為

2、屏蔽系數(shù)，按表為屏蔽系數(shù)，按表6.3.2的公式計(jì)算。的公式計(jì)算。200110sfhh 1 1、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論 在此表中，除鋼材在首次雷擊時(shí)的公式不同外，其余的計(jì)算公式都相同，在此表中，除鋼材在首次雷擊時(shí)的公式不同外，其余的計(jì)算公式都相同，即：即： sf=20log(8.5/w) (0w5） （2） 從公式（從公式（2）和圖）和圖1都可以看出，都可以看出，sf是單調(diào)遞減函數(shù)，即隨著是單調(diào)遞減函數(shù)，即隨著w的增大，的增大，sf減小。在減小。在w的取值范圍內(nèi)，的取值范圍內(nèi)，log(8.5/w)恒大于零，故恒大于零，故sf也恒大于零。也恒大于零。即格柵寬度在即格柵寬度在

3、5米范圍內(nèi)總有一定的屏蔽效果。米范圍內(nèi)總有一定的屏蔽效果。 1 1、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論屏蔽系數(shù)與網(wǎng)格寬度的函數(shù)關(guān)系圖 圖11 1、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論 鋼材在首次雷擊時(shí)的公式與（鋼材在首次雷擊時(shí)的公式與（2）式有所不同，主要增加了鋼材半徑這）式有所不同，主要增加了鋼材半徑這個(gè)參數(shù)，即：個(gè)參數(shù)，即： sf=20log(8.5/w)/（11810-6/r2）1/2 (0w（11810-6/r2）1/2”時(shí)，時(shí)，sf0，此時(shí)有屏蔽效果。，此時(shí)有屏蔽效果。 當(dāng)代數(shù)式當(dāng)代數(shù)式“(8.5/w)/（11810-6/r2）1/2”等于等于1時(shí)，時(shí)，log(

4、8.5/w)/（11810-6/r2）1/2=0，sf為零，即當(dāng)為零，即當(dāng)“8.5/w=（11810-6/r2）1/2”時(shí)，時(shí)，sf=0。對此式進(jìn)行化簡計(jì)算，求得對此式進(jìn)行化簡計(jì)算，求得r與與w的函數(shù)關(guān)系式，的函數(shù)關(guān)系式，當(dāng)當(dāng)1810-6w2/(72.25- w2)1/2時(shí)，時(shí)，sf=0。 1 1、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論下表例舉幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)值：下表例舉幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)值： sf等于零時(shí)，等于零時(shí)，r與與w的對應(yīng)值表的對應(yīng)值表 表表1 w(m) 5 4 3 2 1 0.1 0.01r（mm） 3.092.261.601.030.500.050.0051 1、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的

5、討論、屏蔽系數(shù)計(jì)算公式的討論 當(dāng)代數(shù)式當(dāng)代數(shù)式“(8.5/w)/（11810-6/r2）1/2”小于小于1時(shí)，時(shí)，即當(dāng)即當(dāng)1810-6w2/(72.25- w2)1/2時(shí)，時(shí)，sf為負(fù)值。為負(fù)值。此時(shí)，不僅沒有屏蔽效果，還增強(qiáng)磁場強(qiáng)度，即此時(shí)，不僅沒有屏蔽效果，還增強(qiáng)磁場強(qiáng)度，即h1大于大于h0，顯然，這種現(xiàn)，顯然，這種現(xiàn)象是不合理的。象是不合理的。2 2、安全距離計(jì)算公式的討論、安全距離計(jì)算公式的討論（1）、在）、在建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50057-94 2000年版）第年版）第6.3.2條第一款中規(guī)定，安全距離條第一款中規(guī)定，安全距離ds/1的計(jì)算公式為：的計(jì)算公式為：

6、 ds/1=wsf/10 (0w5） (4) 而而sf的計(jì)算由表的計(jì)算由表6.3.2確定，以銅材為例，屏蔽系數(shù)按（確定，以銅材為例，屏蔽系數(shù)按（2）式進(jìn)行計(jì)算。）式進(jìn)行計(jì)算。即：即： ds/1=wsf/10=2 wlog(8.5/w) (0w0時(shí)，二階導(dǎo)數(shù)小于零，此函數(shù)為單一的凸函數(shù)；時(shí)，二階導(dǎo)數(shù)小于零，此函數(shù)為單一的凸函數(shù)；在在w=3.127時(shí)一階導(dǎo)數(shù)等于零，有極大值，極大值時(shí)一階導(dǎo)數(shù)等于零，有極大值，極大值ds/1=2.716；在；在w=5時(shí)，時(shí)，ds/1=2.30。 2 2、安全距離計(jì)算公式的討論、安全距離計(jì)算公式的討論函數(shù)圖如下：函數(shù)圖如下： 安全距離與網(wǎng)格寬度的關(guān)系圖 圖22 2、安

7、全距離計(jì)算公式的討論、安全距離計(jì)算公式的討論 從圖從圖2中可以看出，在（中可以看出，在（0w3.127時(shí)，函數(shù)是單調(diào)下降的。而在前面屏蔽系數(shù)的討論時(shí)，屏蔽系時(shí)，函數(shù)是單調(diào)下降的。而在前面屏蔽系數(shù)的討論時(shí)，屏蔽系數(shù)是隨著數(shù)是隨著w的增大而單邊下降的，可以理解為網(wǎng)格寬度增大，屏蔽效果下降，的增大而單邊下降的，可以理解為網(wǎng)格寬度增大，屏蔽效果下降，安全距離應(yīng)該隨之增大，這符合實(shí)際情況。但是根據(jù)（安全距離應(yīng)該隨之增大，這符合實(shí)際情況。但是根據(jù)（4）式計(jì)算安全距離）式計(jì)算安全距離時(shí)，當(dāng)網(wǎng)格寬度大于時(shí)，當(dāng)網(wǎng)格寬度大于3.127米時(shí)，安全距離隨著網(wǎng)格寬度增大而減小，這既米時(shí)，安全距離隨著網(wǎng)格寬度增大而減小，

8、這既不符合實(shí)際情況，也違背屏蔽系數(shù)計(jì)算公式所反映的隨著不符合實(shí)際情況，也違背屏蔽系數(shù)計(jì)算公式所反映的隨著w增大，增大，sf減小，減小，安全距離應(yīng)該增大的原理。安全距離應(yīng)該增大的原理。2 2、安全距離計(jì)算公式的討論、安全距離計(jì)算公式的討論（2）、在）、在建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50057-94 2000年版）第年版）第6.3.2條第二款中規(guī)定，在閃電直接擊在位于條第二款中規(guī)定，在閃電直接擊在位于lpz0a區(qū)的格柵形大空間屏蔽上的情區(qū)的格柵形大空間屏蔽上的情況下，安全距離況下，安全距離ds/1的計(jì)算公式為：的計(jì)算公式為： ds/2=w (6)2 2、安全距離計(jì)算公式的討論、安全距

9、離計(jì)算公式的討論 雷電直接擊在格柵形大空間屏蔽上對雷電直接擊在格柵形大空間屏蔽上對lpz1區(qū)的影響應(yīng)該比雷電擊在格柵區(qū)的影響應(yīng)該比雷電擊在格柵形大空間屏蔽以外附近時(shí)對形大空間屏蔽以外附近時(shí)對lpz1區(qū)的影響要大，這是因?yàn)槔纂姴粌H距區(qū)的影響要大，這是因?yàn)槔纂姴粌H距l(xiāng)pz1區(qū)的距離要近，而且還有引下線上雷電流對區(qū)的距離要近，而且還有引下線上雷電流對lpz1區(qū)的影響。所以區(qū)的影響。所以 ds/2應(yīng)該應(yīng)該大于大于ds/1。比較。比較ds/2和和ds/1，在，在sf10時(shí)，時(shí)，ds/1=wsf/10w，也，也即即ds/2ds/1，這是不合理的。在閃電直接擊在位于，這是不合理的。在閃電直接擊在位于lpz0

10、a區(qū)的格柵形大區(qū)的格柵形大空間屏蔽上的情況下，安全距離的計(jì)算不僅要考慮雷電本身的磁場影響，還空間屏蔽上的情況下，安全距離的計(jì)算不僅要考慮雷電本身的磁場影響，還要考慮引下線上雷電流的影響，此時(shí)就要考慮分流系數(shù)的作用。要考慮引下線上雷電流的影響，此時(shí)就要考慮分流系數(shù)的作用。3 3、結(jié)論、結(jié)論 （1）、當(dāng)網(wǎng)格寬度大于）、當(dāng)網(wǎng)格寬度大于3.127米時(shí)，公式（米時(shí)，公式（4）違反基本原理，不能應(yīng)用它）違反基本原理，不能應(yīng)用它來計(jì)算安全距離。來計(jì)算安全距離。（2）、屏蔽系數(shù)隨著網(wǎng)格寬度的增加而減小。在用鋼材料時(shí)，首次雷擊的）、屏蔽系數(shù)隨著網(wǎng)格寬度的增加而減小。在用鋼材料時(shí)，首次雷擊的屏蔽系數(shù)與鋼材的粗細(xì)（

11、半徑）有關(guān)，半徑越小，屏蔽系數(shù)也越小，反之就屏蔽系數(shù)與鋼材的粗細(xì)（半徑）有關(guān)，半徑越小，屏蔽系數(shù)也越小，反之就越大。但是，當(dāng)鋼材的半徑下降到臨界值時(shí)，屏蔽系數(shù)為零，特別是當(dāng)鋼材越大。但是，當(dāng)鋼材的半徑下降到臨界值時(shí)，屏蔽系數(shù)為零，特別是當(dāng)鋼材的半徑小于臨界值時(shí)，屏蔽系數(shù)為負(fù)，這顯然不符合實(shí)際情況。的半徑小于臨界值時(shí)，屏蔽系數(shù)為負(fù)，這顯然不符合實(shí)際情況。 3 3、結(jié)論、結(jié)論（3）、）、規(guī)范規(guī)范6.3.2條第一款和第二款中的安全距離的計(jì)算有矛盾之處。條第一款和第二款中的安全距離的計(jì)算有矛盾之處。（4）、安全距離計(jì)算公式及屏蔽系數(shù)計(jì)算公式都存在一定的問題，應(yīng)進(jìn)行）、安全距離計(jì)算公式及屏蔽系數(shù)計(jì)算公式

12、都存在一定的問題，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使其盡量符合實(shí)際情況。進(jìn)一步的研究，使其盡量符合實(shí)際情況。 4 4、新規(guī)范中關(guān)于安全距離的相關(guān)規(guī)定、新規(guī)范中關(guān)于安全距離的相關(guān)規(guī)定 在在gb50057-2010中，第中，第6.3.2條規(guī)定：條規(guī)定： 閃電擊于建筑物以外附近時(shí)，安全距離應(yīng)按下列公式計(jì)算：閃電擊于建筑物以外附近時(shí)，安全距離應(yīng)按下列公式計(jì)算： 當(dāng)當(dāng)sf10時(shí)，時(shí)， ； 當(dāng)當(dāng)sf10時(shí)，時(shí)， ； 閃電擊于建筑物上時(shí)，安全距離按下列公式計(jì)算：閃電擊于建筑物上時(shí)，安全距離按下列公式計(jì)算： 當(dāng)當(dāng)sf10時(shí)，時(shí)， ； 當(dāng)當(dāng)sf10時(shí)，時(shí)， ； /10/1sfsdw/1sdw/2/10sdw sf/2sdw4 4、新規(guī)范中關(guān)于安全距離的相關(guān)規(guī)定、新規(guī)范中關(guān)于安全距離的相關(guān)規(guī)定 以屏蔽體材料為銅以屏蔽體材料為銅/鋁為例，鋁為例， 取