1、馬金福馬金福 湖州市防雷中心湖州市防雷中心關于安全距離及屏蔽系數(shù)關于安全距離及屏蔽系數(shù)計算的理解和探討計算的理解和探討dadad防雷檢測所1 1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論、屏蔽系數(shù)計算公式的討論 在在建筑物防雷設計規(guī)范建筑物防雷設計規(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，當有屏蔽時，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，當有屏蔽時，在格柵形大空間屏蔽內，即在柵形大空間屏蔽內，即在lpz1區(qū)內的磁場強度從區(qū)內的磁場強度從h0減小為減小為h1，其值應按下，其值應按下式計算：式計算： （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的公式計算。的公式計算。200110sfhh 1 1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論、屏蔽系數(shù)計算公式的討論 在此表中，除鋼材在首次雷擊時的公式不同外，其余的計算公式都相同，在此表中，除鋼材在首次雷擊時的公式不同外，其余的計算公式都相同，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是單調遞減函數(shù)，即隨著是單調遞減函數(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，的取值范圍內，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米范圍內總有一定的屏蔽效果。米范圍內總有一定的屏蔽效果。 1 1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論、屏蔽系數(shù)計算公式的討論屏蔽系數(shù)與網格寬度的函數(shù)關系圖 圖11 1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論、屏蔽系數(shù)計算公式的討論 鋼材在首次雷擊時的公式與（鋼材在首次雷擊時的公式與（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參數(shù)，即：個參數(shù)，即： sf=20log(8.5/w)/（11810-6/r2）1/2 (0w（11810-6/r2）1/2”時，時，sf0，此時有屏蔽效果。，此時有屏蔽效果。 當代數(shù)式當代數(shù)式“(8.5/w)/（11810-6/r2）1/2”等于等于1時，時，log(

4、8.5/w)/（11810-6/r2）1/2=0，sf為零，即當為零，即當“8.5/w=（11810-6/r2）1/2”時，時，sf=0。對此式進行化簡計算，求得對此式進行化簡計算，求得r與與w的函數(shù)關系式，的函數(shù)關系式，當當1810-6w2/(72.25- w2)1/2時，時，sf=0。 1 1、屏蔽系數(shù)計算公式的討論、屏蔽系數(shù)計算公式的討論下表例舉幾個節(jié)點的數(shù)值：下表例舉幾個節(jié)點的數(shù)值： sf等于零時，等于零時，r與與w的對應值表的對應值表 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)計算公式的

5、討論、屏蔽系數(shù)計算公式的討論 當代數(shù)式當代數(shù)式“(8.5/w)/（11810-6/r2）1/2”小于小于1時，時，即當即當1810-6w2/(72.25- w2)1/2時，時，sf為負值。為負值。此時，不僅沒有屏蔽效果，還增強磁場強度，即此時，不僅沒有屏蔽效果，還增強磁場強度，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、安全距離計算公式的討論、安全距離計算公式的討論（1）、在）、在建筑物防雷設計規(guī)范建筑物防雷設計規(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的計算公式為：的計算公式為：

6、 ds/1=wsf/10 (0w5） (4) 而而sf的計算由表的計算由表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）式進行計算。）式進行計算。即：即： ds/1=wsf/10=2 wlog(8.5/w) (0w0時，二階導數(shù)小于零，此函數(shù)為單一的凸函數(shù)；時，二階導數(shù)小于零，此函數(shù)為單一的凸函數(shù)；在在w=3.127時一階導數(shù)等于零，有極大值，極大值時一階導數(shù)等于零，有極大值，極大值ds/1=2.716；在；在w=5時，時，ds/1=2.30。 2 2、安全距離計算公式的討論、安全距離計算公式的討論函數(shù)圖如下：函數(shù)圖如下： 安全距離與網格寬度的關系圖 圖22 2、安

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

8、這既不符合實際情況，也違背屏蔽系數(shù)計算公式所反映的隨著不符合實際情況，也違背屏蔽系數(shù)計算公式所反映的隨著w增大，增大，sf減小，減小，安全距離應該增大的原理。安全距離應該增大的原理。2 2、安全距離計算公式的討論、安全距離計算公式的討論（2）、在）、在建筑物防雷設計規(guī)范建筑物防雷設計規(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的計算公式為：的計算公式為： ds/2=w (6)2 2、安全距離計算公式的討論、安全距

9、離計算公式的討論 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)的影響應該比雷電擊在格柵區(qū)的影響應該比雷電擊在格柵形大空間屏蔽以外附近時對形大空間屏蔽以外附近時對lpz1區(qū)的影響要大，這是因為雷電不僅距區(qū)的影響要大，這是因為雷電不僅距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應該應該大于大于ds/1。比較。比較ds/2和和ds/1，在，在sf10時，時，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，此時就要考慮分流系數(shù)的作用。3 3、結論、結論 （1）、當網格寬度大于）、當網格寬度大于3.127米時，公式（米時，公式（4）違反基本原理，不能應用它）違反基本原理，不能應用它來計算安全距離。來計算安全距離。（2）、屏蔽系數(shù)隨著網格寬度的增加而減小。在用鋼材料時，首次雷擊的）、屏蔽系數(shù)隨著網格寬度的增加而減小。在用鋼材料時，首次雷擊的屏蔽系數(shù)與鋼材的粗細（

11、半徑）有關，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（半徑）有關，半徑越小，屏蔽系數(shù)也越小，反之就越大。但是，當鋼材的半徑下降到臨界值時，屏蔽系數(shù)為零，特別是當鋼材越大。但是，當鋼材的半徑下降到臨界值時，屏蔽系數(shù)為零，特別是當鋼材的半徑小于臨界值時，屏蔽系數(shù)為負，這顯然不符合實際情況。的半徑小于臨界值時，屏蔽系數(shù)為負，這顯然不符合實際情況。 3 3、結論、結論（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算有矛盾之處。條第一款和第二款中的安全距離的計算有矛盾之處。（4）、安全距離計算公式及屏蔽系數(shù)計算公式都存在一定的問題，應進行）、安全距離計算公式及屏蔽系數(shù)計算公式

12、都存在一定的問題，應進行進一步的研究，使其盡量符合實際情況。進一步的研究，使其盡量符合實際情況。 4 4、新規(guī)范中關于安全距離的相關規(guī)定、新規(guī)范中關于安全距離的相關規(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，安全距離應按下列公式計算：閃電擊于建筑物以外附近時，安全距離應按下列公式計算： 當當sf10時，時， ； 當當sf10時，時， ； 閃電擊于建筑物上時，安全距離按下列公式計算：閃電擊于建筑物上時，安全距離按下列公式計算： 當當sf10時，時， ； 當當sf10時，時， ； /10/1sfsdw/1sdw/2/10sdw sf/2sdw4 4、新規(guī)范中關于安全距離的相關規(guī)定、新規(guī)范中關于安全距離的相關規(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