关于安全距离及屏蔽系数计算的理解和探讨〔增加新规范〕.ppt

马金福 湖州市防雷中心 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=20．Log(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 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=20．Log[(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2] (0W5） (3) 在（3）式中， Log[(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2]的理论取值范围是整个实数域，有正有负。 1、屏蔽系数计算公式的讨论 详细讨论如下： ①当代数式“(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2”大于1时，SF为正值。即当“8.5/W（1＋18．10-6/r2）1/2”时，SF0，此时有屏蔽效果。 ②当代数式“(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2”等于1时，Log[(8.5/W)/（1＋18．10-6/r2）1/2=0，SF为零，即当“8.5/W=（1＋18．10-6/r2）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ｒ＝［18．10-6．W2/(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)/（1＋18．10-6/r2）1/2”小于1时， 即当ｒ［18．10-6．W2/(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，安全距离ds/1的计算公式为： ds/1=W．SF/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=W．SF/10=2 W．Log(8.5/W) (0W5） (5) 2、安全距离计算公式的讨论 建立以W为自变量、ds/1为应变量的函数关系，对（5）式进行分析，通过求导数得到：当W0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： 2、安全距离计算公式的讨论 从图2中可以看出，在（0W3.127）区间内，函数是单调上升的；在W3.127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，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