2 分析的理論依據

2.1 折線法

如被保護物的高度為 h x ，則在 h x 水平面上的保護半徑 r x 按下列公式計算 ：

當 hx>h2時，rx=（h-hx）·p

當 hx<h2時，rx=（1.5h-2hx）·

式中：

p—— — 保護系數，當 h≤30m 時，p=1；當 30<h≤120m時，p=5.5h。

2.2 滾球法

  我國過去的防雷設計規范（如 GBJ57-1983）或過電壓保護設計規范（如 GBJ64-1983）,對避雷針和避雷線的保護范圍都是按“折線法”來確定的，而現行國家標準GB50057-1994《建筑物防雷設計規范》則規定采用 IEC推薦的“滾球法”來確定 。

  所謂“滾球法”（rollball method），就是選擇一個半徑為 h r （滾球半徑）的球體，沿需要防護直擊雷的部位滾動，如果球體只接觸到避雷針（線）或避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護的部位，則該部位就在避雷針（線）的保護范圍之內。滾球半徑 h r 按建筑物的防雷類別而取不同值。

表 1 按建筑防雷類別確定滾球半徑

部隊營房、軍火庫等因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者的建筑物為第一類防雷建筑物；國家級計算中心、國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站等特別重要的建筑物屬于第二類防雷建筑物；水塔、高桿燈等孤立的高聳建筑物屬

第三類防雷建筑物。故本次分析中滾球半徑取第三類防雷建筑物的滾球半徑，即 h r =60m。

圖 3 為滾球法中單支避雷針的保護范圍示意圖

滾球法中單支避雷針的保護半徑 R 為：

R=h 2hr -- - h- h x 2h r -h x - -

其中：

h r —— — 滾球半徑；

h x —— — 被保護物高度，即 h x 為高桿燈桿體高度；

h—— — 避雷針高度，即等于高桿燈的桿體高度加上避雷針的長度 L。

3 站坪高桿燈的燈盤類型及其特點

  目前機場站坪高桿燈的燈盤類型有兩種，一種是六邊形燈盤，另一種是梯形燈盤。

3.1 六邊形燈盤

六邊形燈盤的特點是燈具在燈盤上方，燈具的最高點基本與燈桿頂端相平，高桿燈燈具頂部與避雷針的最大水平距離約為 1.77m。

3.2 梯形高桿燈燈盤

 梯形高桿燈燈盤的主要特點是燈具安裝在高桿燈燈盤下方，燈盤上的鎮流器盒頂部與高桿燈頂部基本同高，燈盤的的鎮流器盒頂部與避雷針的最大水平距離約為 2.49m。

4 避雷針保護范圍分析

經比例法測量，得知六邊形站坪高桿燈燈盤、梯形站 坪 高 桿 燈 燈 盤 的 避 雷 針 長 度 分 別 為 240.9cm、161.2cm。

4.1 現有避雷針保護范圍分析

⑴折線法分析六邊形高桿燈燈盤避雷針的保護范圍。

已知 h x =25m，h=h x +L=25+2.409=27.409m，即 h≤30m，代入式 1 得：R=h-hx=2.409m，即現有的六邊形 燈 盤 避 雷 針 的 保 護 半 徑 為2.409m。而現有燈具與避雷針的最大水平距離是 1.77m（177cm），2.409>1.77?？梢姲凑劬€法計算分析時，現有

的避雷針可以較好地保護燈盤上的設備。

⑵滾球法分析六邊形高桿燈燈盤避雷針的保護范圍。

已知 h r =60m，h x =25m，h=h x +L=25+2.409=27.409m，代入式 2 得

R= 27.409× 2×60-27.40 - - 9- 25× 2×60-2 - - 5=50.38-48.73=1.65m

即現有的六邊形燈盤避雷針的保護半徑為 1.65m。

而 現 有 燈 具 與 避 雷 針 的 最 大 水 平 距 離 是 1.77m（177cm），1.65<1.77, 可見現有的避雷針保護半徑離被保護物的最大水平距離還有一點差距。

⑶折線法分析梯形高桿燈燈盤避雷針的保護范圍。

已知 h x =25m，h=h x +L=25+1.612=26.612m，即 h≤30m，代入式 1 得：R=h-h x =1.612m，即現有梯形高桿燈燈盤避雷針的保護半徑為1.612m。而現有燈具與避雷針的最大水平距離是 2.49m（249cm），1.612<<2.49, 可見現有避雷針保護半徑離被保護物的最大水平距離還有較大的差距，避雷針不能很好保護燈盤上的燈具。

⑷滾球法分析梯形高桿燈燈盤避雷針的保護范圍。

已知 h r =60m，h x =25m，h=h x +L=25+1.612=26.612m，代入式（1-2）得

R= 26.612× 2×60-26.61 - - 2- 25× 2×60-2 - - 5=49.85-48.73=1.12m，即現有梯形高桿燈燈盤避雷針的保護半徑為1.12m。而現有燈具與避雷針的最大水平距離是 2.49（249cm），1.12<<2.49,可見現有避雷針保護半徑離被保護物的最大水平距離還有較大的差距，避雷針不能很好保護燈盤上的燈具。

4.2 避雷針改進分析—— — 建議

4.2.1 六邊形高桿燈避雷針改進分析

為有效保護好高桿燈燈盤上的電氣設備和部件，現有的六邊形高桿燈避雷針的保護半徑需大于或等于177cm，即 R1.77m，設所需的避雷針長度為 L x ，則代入式2 可得：L x2-70L x +175.25=0→L x ≈2.6m，即高桿燈桿體頂上的避雷針的長度需達到 2.6m 才能有效保護燈盤上的電氣設備和部件，故建議對該型高桿燈的避雷針進行適當延長改進，使避雷針長2.6米。

4.2.2 梯形高桿燈避雷針改進分析

為有效保護好高桿燈燈盤上的電氣設備和部件，現有的梯形高桿燈避雷針的保護半徑需大于或等于249cm，即 R≥2.49m，設所需的避雷針長度為 L x ，則代式 2 可得L x2-70L x +248.4884=0→L x ≈3.75m，即高桿燈桿體頂上的避雷針的長度需達到 3.75m才能有效保護燈盤上的電氣設備和部件，故建議對該型高桿燈的避雷針進行適當延長改進，使避雷針長度

3.75m。

5 結束語

本文分別采用折線法和滾球法對兩型機場站坪高桿燈的避雷針進行防雷分析，找出現有高桿燈部分避雷針防雷存在的不足之處，并以 IEC 推薦的“滾球法”為依據，對兩型高桿燈避雷針的保護半徑進行計算分析。通過分析可知，現有的梯形高桿燈避雷針保護半徑離被保護物的最大水平距離還有較大的差距，避雷針不能很好保護燈盤上的燈具，避雷針需要進一步改進。經進一步作改進分析可知，梯形高桿燈避雷針長度需達到 3.75m才能較好地保護燈盤上的設備及部件。另外，本文中的避雷針長度采用比例法進行測量得出，與實際尺寸會存在一定的誤差，故計算分析結果也會存在一定的誤差。