避雷程序的算法可以分为几何法和电气几何法两种,具体步骤如下:
几何法(GM)
计算依据:
建筑物的长度 \( L \)
建筑物的宽度 \( W \)
建筑物的高度 \( H \)
当地的年平均雷暴日天数 \( Td \)
校正系数 \( k \)
计算公式和过程:
年预计雷击次数 \( N = k \times Ng \times Ae \)
其中:
建筑物的雷击大地的年平均密度 \( Ng = 0.024 \times Td^{1.3} \)
等效面积 \( Ae = [L \times W + 2 \times (L + W) \times \sqrt{H \times (200 - H)} + 3.1415926 \times H \times (200 - H)] \times 10^{-6} \)
计算结果:
根据《防雷设计规范》,确定建筑物的防雷类别。
计算避雷针的保护半径和保护范围。
电气几何法(EGM)
击距与雷电流幅值关系:
击距 \( r_s \) 与雷电流幅值 \( I \) 的关系为:
\[ r_s = I^2 / (2 \times h_a) \]
其中 \( h_a \) 为避雷针的有效高度。
应用:
考虑闪击距离与雷电流幅值的关系,确定避雷针的位置和数量。
实际应用中的注意事项:
特殊情况的考虑:例如,当建筑物高度较低或位于特殊地形时,需要采用不同的计算方法或调整参数。
经济性:在满足安全要求的前提下,尽量选择经济性较好的方案。
安全性:确保避雷系统的安全可靠,避免因设计不当导致防护效果不佳。
示例计算:
假设一个建筑物的高度为 \( H = 30 \) 米,年平均雷暴日天数为 \( Td = 36.4 \) 天,校正系数 \( k = 1.0 \)。
使用几何法计算年预计雷击次数
\[ N = 0.07731 \times 0.024 \times 36.4^{1.3} = 0.025683 \]
计算等效面积
\[ Ae = [30 \times 50 + 2 \times (30 + 50) \times \sqrt{30 \times (200 - 30)} + 3.1415926 \times 30 \times (200 - 30)] \times 10^{-6} = 0.0286 \text{ m}^2 \]
计算避雷针的保护半径
避雷针在地面上的保护半径 \( r = 1.5 \times 30 = 45 \text{ m} \)
避雷针在 30 米高度的水平面上的保护半径 \( r_{30} = (1.4 \times 30 - 2 \times 30) \times 1 = 18 \text{ m} \)
通过以上步骤,可以初步确定避雷针的位置和数量,并根据实际情况进行调整和优化。