摘 要：避雷针是一种简单的防直击雷的装置。就国际电工委员会（iec）推荐的滚球法对避雷针的保护范围进行了精确的计算。
关键词：避雷针；保护范围；计算
雷电是一种大自然放电现象，但它具有巨大的破坏性。雷电的破坏作用表现在：强大的电流，炽热的高温，猛烈的冲击波，剧变的电磁场以及强烈的电磁辐射等物理效应。因此它给人类社会带来的危害也是巨大的。
1 避雷针
避雷针是一种简单的防直击雷装置。其最大优点是结构简单，安装方便，成本低廉，便于维护。避雷针经过两百多年来在全世界千百万座建筑物上的防雷实践，证明它是一种可靠而有效的避雷装置。
2 避雷针保护范围的计算
关于避雷针保护范围的计算方法，中国防雷规范现已与国际接轨，即采用国际电工委员会（iec）推荐的滚球法。该法比过去中国防雷规范中采用的折线法更加准确。所谓滚球法是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或接闪器和地面（包括与大地接触能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护。不同类别的防雷建筑物的滚球半径如表1所示。
2．1 1根避雷针的保护范围
当避雷针的高度h≤hr时
距地面hr处作一条平行于地面的平行线，以避雷针的针尖为圆心，hr为半径画弧，交水平线于a、b两点，又分别以a、b两点为圆心，hr为半径，从针尖向地面画弧。如图1所示，则图中曲线就是避雷针保护范围的边界，保护范围是一个对称的锥体。
以图1中o点为原点，地面为x轴，避雷针为y轴，建立直角坐标系。那么b点的坐标为
当避雷针的高度h≥hr时：在避雷针上取高度为hr的一点代替单根避雷针针尖作圆心，其余做法同上。
2．2 两根等高避雷针的保护范围
1）在aebc外侧的保护范围，按单根避雷针的方法确定。
2）在地面每侧的最小保护宽度b0为
在aob轴线上，如图2，o′距地面高度为hr，以o′为圆心，o′a（o′a＝o′b）为半径，在a、b两点间画弧。若以中心线oo′为y轴，地面为x轴，建立直角
坐标系，则o′的坐标为（0，hr），弧所在的圆方程为
那么，距中心线任一距离x处，其保护范围边缘上的保护高度hr可以由（1）式求得，即
2.3 两根不等高避雷针的保护范围
2）在地面上以避雷针a为圆心为半径所作的弧与以b为圆心径作的弧相交于e、c两点，如图5，则在aebc外侧的保护范围，按单根避雷针方法确定：在地面每侧的最小保护宽度b0为
弧，如图4，若以oo′为y轴，地面为x轴，建立直角坐标系，则o′坐标为（0，hr），该弧所在的圆方程为
2．4 矩形布置的四根等高避雷针的保护范围
1）四根避雷针外侧的保护范围各按两根等高避雷针的方法确定。
2）b、e避雷针连线上的保护范围分别以b、e为圆心，hr为半径作弧线相交于o′点，如图7。又以o′为圆心，hr为半径，在b、e间作弧，这段弧即为针尖的保护范围。
若以b、e垂直平分线为y轴，地面为x轴，建立
3）分别以a、b两针之间的垂直平分线上的o点（距地面高度hr＋h0）为圆心，hr为半径作弧，如图8。与b、c和a、e两根避雷针所作出的该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于f、h点。若以避雷针a所在的直线为y轴，地面为x轴，建立直角坐标系，则o点的坐标为
弧fh所在的圆方程为
