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1、马金福 湖州市防雷中心,关于安全距离及屏蔽系数 计算的理解和探讨,Dadad 防雷检测所,1、屏蔽系数计算公式的讨论,在建筑物防雷设计规范（GB50057-94 2000年版）第6.3.2条中规定：在闪电击于格栅形大空间屏蔽以外附近的情况下，当有屏蔽时，在格栅形大空间屏蔽内，即在LPZ1区内的磁场强度从H0减小为H1，其值应按下式计算：（1）式中SF为屏蔽系数，按表6.3.2的公式计算。,1、屏蔽系数计算公式的讨论,在此表中，除钢材在首次雷击时的公式不同外，其余的计算公式都相同，即：SF=20Log(8.5/W) (0W5） （2）从公式（2）和图1都可以看出，SF是单调递减函数，即随着W的增
2、大，SF减小。在W的取值范围内，Log(8.5/W)恒大于零，故SF也恒大于零。即格栅宽度在5米范围内总有一定的屏蔽效果。,1、屏蔽系数计算公式的讨论,屏蔽系数与网格宽度的函数关系图 图1,1、屏蔽系数计算公式的讨论,钢材在首次雷击时的公式与（2）式有所不同，主要增加了钢材半径这个参数，即：SF=20Log(8.5/W)/（11810-6/r2）1/2 (0W（11810-6/r2）1/2”时，SF0，此时有屏蔽效果。 当代数式“(8.5/W)/（11810-6/r2）1/2”等于1时，Log(8.5/W)/（11810-6/r2）1/2=0，SF为零，即当“8.5/W=（11810-6/r2
3、）1/2”时，SF=0。 对此式进行化简计算，求得r与w的函数关系式， 当1810-6W2/(72.25- W2)1/2时，SF=0。,1、屏蔽系数计算公式的讨论,下表例举几个节点的数值：SF等于零时，r与w的对应值表 表1,1、屏蔽系数计算公式的讨论,当代数式“(8.5/W)/（11810-6/r2）1/2”小于1时， 即当1810-6W2/(72.25- W2)1/2时，SF为负值。 此时，不仅没有屏蔽效果，还增强磁场强度，即H1大于H0，显然，这种现象是不合理的。,2、安全距离计算公式的讨论,（1）、在建筑物防雷设计规范（GB50057-94 2000年版）第6.3.2条第一款中规定，安
4、全距离ds/1的计算公式为：ds/1=WSF/10 (0W5） (4) 而SF的计算由表6.3.2确定，以铜材为例，屏蔽系数按（2）式进行计算。即：ds/1=WSF/10=2 WLog(8.5/W) (0W0时，二阶导数小于零，此函数为单一的凸函数；在W=3.127时一阶导数等于零，有极大值，极大值ds/1=2.716；在W=5时，ds/1=2.30。,2、安全距离计算公式的讨论,函数图如下：,安全距离与网格宽度的关系图 图2,2、安全距离计算公式的讨论,从图2中可以看出，在（03.127时，函数是单调下降的。而在前面屏蔽系数的讨论时，屏蔽系数是随着W的增大而单边下降的，可以理解为网格宽度增大
5、，屏蔽效果下降，安全距离应该随之增大，这符合实际情况。但是根据（4）式计算安全距离时，当网格宽度大于3.127米时，安全距离随着网格宽度增大而减小，这既不符合实际情况，也违背屏蔽系数计算公式所反映的随着W增大，SF减小，安全距离应该增大的原理。,2、安全距离计算公式的讨论,（2）、在建筑物防雷设计规范（GB50057-94 2000年版）第6.3.2条第二款中规定，在闪电直接击在位于LPZ0A区的格栅形大空间屏蔽上的情况下，安全距离ds/1的计算公式为：ds/2=W (6),2、安全距离计算公式的讨论,雷电直接击在格栅形大空间屏蔽上对LPZ1区的影响应该比雷电击在格栅形大空间屏蔽以外附近时对L
6、PZ1区的影响要大，这是因为雷电不仅距LPZ1区的距离要近，而且还有引下线上雷电流对LPZ1区的影响。所以 ds/2应该大于ds/1。比较ds/2和ds/1，在SF10时，ds/1=WSF/10W，也即ds/2ds/1，这是不合理的。在闪电直接击在位于LPZ0A区的格栅形大空间屏蔽上的情况下，安全距离的计算不仅要考虑雷电本身的磁场影响，还要考虑引下线上雷电流的影响，此时就要考虑分流系数的作用。,3、结论,（1）、当网格宽度大于3.127米时，公式（4）违反基本原理，不能应用它来计算安全距离。 （2）、屏蔽系数随着网格宽度的增加而减小。在用钢材料时，首次雷击的屏蔽系数与钢材的粗细（半径）有关，半
7、径越小，屏蔽系数也越小，反之就越大。但是，当钢材的半径下降到临界值时，屏蔽系数为零，特别是当钢材的半径小于临界值时，屏蔽系数为负，这显然不符合实际情况。,3、结论,（3）、规范6.3.2条第一款和第二款中的安全距离的计算有矛盾之处。（4）、安全距离计算公式及屏蔽系数计算公式都存在一定的问题，应进行进一步的研究，使其尽量符合实际情况。,4、新规范中关于安全距离的相关规定,在GB50057-2010中，第6.3.2条规定：闪电击于建筑物以外附近时，安全距离应按下列公式计算： 当SF10时， ； 当SF10时， ；闪电击于建筑物上时，安全距离按下列公式计算：当SF10时， ；当SF10时， ；,4、新规范中关于安全距离的相关规定,以屏蔽体材料为铜/铝为例， 取 ，当SF=10时，w=2.69，根据公式可得：图X 闪电击于建筑物附近和建筑物上时，安全距离与屏蔽网格的关系,根据图X可得，当屏蔽网格尺寸小于等于2.69时，闪电击于建筑物上时所需的安全距离大于闪电击于建筑物附近；当屏蔽网格尺寸大于2.69时，两者相等。,结 束！,
