鉆塔避雷針的設(shè)計(jì)及安裝張西坤（河北建設(shè)勘探研究院鉆探機(jī)械廠，河北石家莊050031）摘要：概述了鉆塔避雷針防雷原理，分析了鉆塔避雷針愛惜范圍和引雷區(qū)域的計(jì)算和確信原那么，對(duì)常見的鉆塔避雷針進(jìn)行了設(shè)計(jì)，給出了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)方案，指出了鉆塔避雷針安裝注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：鉆塔；避雷針；愛惜范圍；引雷區(qū)域；0引言在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地?zé)崾┕?、地質(zhì)找礦、石油天然氣開發(fā)等領(lǐng)域，由于是露天野外作業(yè)，雨季鉆探施工，在空曠的野外，挺拔的鉆塔、聳立的井架直插云端，如何避免雷擊損害事故的發(fā)生顯得尤其重要，設(shè)計(jì)安裝避雷針是行之有效的防雷方法之一。避雷針能起到防護(hù)作用的緣故，是因?yàn)槲恢幂^高，且接地良好，當(dāng)雷電接近避雷針周圍，向避雷針主放電，其放電電流由避雷針及其接地裝置傳入地下，從而愛惜了必然空間范圍內(nèi)的物體免遭直接雷擊。1避雷針組成及工作原理避雷針的組成避雷針由接閃器、接地引下線和接地極三部份串聯(lián)組成。接閃器的位置高于鉆塔頂部；接地引下線的截面積不但應(yīng)依照雷電流通過時(shí)的發(fā)燒情形計(jì)算，使其可不能因過熱而熔化，而且還要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。接地體不僅要平安地把雷電流由此導(dǎo)入地中，而且還要使雷電流在流入大地時(shí)均勻地分散開去。避雷針的工作原理就其工作原理本質(zhì)而言，避雷針不是避雷，而是利用其挺拔空中的有利地位，把雷電引向自身，經(jīng)受雷擊。同時(shí)把雷電流導(dǎo)入地下，起著愛惜其周圍比它矮的構(gòu)件或設(shè)備免受雷擊的作用。2鉆塔避雷針的愛惜范圍折線法確信愛惜范圍鉆塔為金屬構(gòu)架，而且高度一樣在70米之內(nèi)，防雷適用于采納折線法確信避雷針的愛惜范圍（折線法在高度120米之內(nèi)適用），折線法設(shè)計(jì)直觀，計(jì)算簡(jiǎn)便，節(jié)省投資，它具有工程合理性的優(yōu)勢(shì)，并通過長(zhǎng)期豐碩的運(yùn)行實(shí)踐，愛惜靠得住性高。鉆塔避雷針愛惜范圍如圖1所示。h5h地面上的保范圍h5h地面上的保范圍圖1折線法確信的鉆塔避雷針愛惜范圍（1） 避雷針在地面上的愛惜半徑為,=1.5h式中r一愛惜半徑h——避雷針高度（2） 在鉆塔高度hx水平面上的愛惜半徑為...h,當(dāng)h>—時(shí)尸=（h一h）p=hpx2x x ah當(dāng)h<-時(shí)尸=（1.5h一2h）p式中氣——鉆塔高度范圍內(nèi)任一水平面高度[——避雷針在J水平面上的愛惜半徑ha——避雷針的有效高度p——避雷針的高度阻礙系數(shù)（考慮避雷針太高時(shí)，愛惜半徑不按正比例增大的系數(shù)）當(dāng)h<30米時(shí)，p=1當(dāng)30米<h<120米時(shí)，p=5.5項(xiàng)當(dāng)h>120米時(shí)，取其等于120米p=5.5/K120n0.5舉例咱們用具體例子來(lái)計(jì)算鉆塔避雷針的愛惜范圍。一座A27m鉆塔，鉆塔從地面到塔頂?shù)目偢邽閔=28m，避雷針尖端高出鉆塔2m。那么避雷針高度h=30m,避雷針在地面上的愛惜半徑r=1.5龍=1.5x30=45m避雷針對(duì)鉆塔頂部水平面的愛惜半徑r=(h-h)p=(30-28)x1=2m避雷針在二層臺(tái)18m的位置的愛惜半徑為(二層臺(tái)高度J=18m>W2=282=14m)r=(h-h)p=(30-18)x1=12m圖2A27m鉆塔避雷針愛惜范圍實(shí)例由A27m鉆塔的塔頂、二層臺(tái)和底盤結(jié)構(gòu)可知，所有結(jié)構(gòu)沒有接近或超出其愛惜半徑的范圍，也確實(shí)是說(shuō)都在避雷針的愛惜范圍內(nèi)，因此絕對(duì)是平安的。3鉆塔避雷針的引雷區(qū)域圖3雷擊針地分界面的理論分析圖咱們要重點(diǎn)研究一下如何讓避雷針有效地把周圍的雷電引到自身并傳至地下，如此就要認(rèn)真分析雷擊針地分界問題，即確信避雷針的引雷區(qū)域，圖3為雷擊針地分界面的理論分析圖，據(jù)此能夠求出雷擊避雷針和地的理論分界限。圖中L為避雷針尖，其高度為h，P（x，y）為雷電極頭部，其對(duì)地高度為H，E為雷電極正下方的投影點(diǎn)，L、P之間的距離為R。當(dāng)P點(diǎn)維持k=R/H等于某一常數(shù)（約等于1）在圖面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡確實(shí)是雷擊避雷針和地的理論分界限。分界限以y軸為中心旋轉(zhuǎn)確實(shí)是立體的分界面。分界面內(nèi)為雷擊避雷針的空域，分界面之外為雷擊大地的空域。分界面周圍引下的雷擊地面為散擊區(qū)。鉆塔避雷針的引雷能力強(qiáng)，當(dāng)側(cè)方攻擊來(lái)的下行雷電被避雷針引近而未能在針端接閃時(shí)，會(huì)顯現(xiàn)閃電擊中避雷針周圍地面的情形，使得高架避雷針周圍的地面落雷密度較該處平均落雷密度大，該地面稱為散擊區(qū)。遠(yuǎn)離避雷針的地址雷擊率不受避雷針的阻礙，稱為正常區(qū)。挺拔的鉆塔和高架避雷針引雷招致雷擊率增高并存在散擊區(qū)，因此防雷專家從來(lái)不主張用高架避雷針愛惜鉆塔，主張用短針和避雷帶防雷確實(shí)是考慮了既能發(fā)揮它的引雷作用，又幸免增加散雷區(qū)。由以上分析避雷針愛惜原理能夠看出，避雷針的引雷空域和愛惜范圍是兩個(gè)不同的概念，引雷區(qū)域是閃電弧道可能散布的空間，它在高空，研究引雷區(qū)域能夠充分熟悉設(shè)置避雷針的必要性確實(shí)是排除隱患；后者是避雷針能有效地屏蔽被愛惜物免于蒙受雷擊的空間，它是避雷針周圍必然高度和半徑內(nèi)的低空，研究愛惜范圍能夠指導(dǎo)對(duì)避雷針進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)安裝，幸免因設(shè)計(jì)安裝不妥造成避雷針的“有形無(wú)用”，從而幸免事故的發(fā)生；引雷區(qū)域和愛惜范圍的空間位置不同，大小不同，作用不同。對(duì)避雷針的愛惜范圍、引雷區(qū)域和散擊區(qū)進(jìn)行深切、全面、細(xì)致的分析，能確保避雷針對(duì)鉆塔、鉆機(jī)和人員的靠得住愛惜。依照以上概念能夠計(jì)算和確信出不同鉆塔避雷針高度、地面愛惜半徑和散擊區(qū)半徑。表1不同鉆塔的避雷針高度、地面愛惜區(qū)半徑和散擊區(qū)半徑（單位：m）

地面保護(hù)區(qū)半徑r30453347地面散擊區(qū)半徑r<s1081161271471551701952112414鉆塔避雷針的設(shè)計(jì)及安裝地面保護(hù)區(qū)半徑r30453347地面散擊區(qū)半徑r<s1081161271471551701952112414鉆塔避雷針的設(shè)計(jì)及安裝圖4一種鉆塔避雷針設(shè)計(jì)圖咱們?cè)O(shè)計(jì)的鉆塔避雷針大體型式如下圖，有以下特點(diǎn)：避雷針支撐桿部位必需，操作時(shí)注意愛惜鍍鋅層；采納中10mm銅棒制作接收器，牢固耐震動(dòng)，導(dǎo)電性好；用高壓瓷瓶(擊穿電壓大于10kV以上)或酚醛樹脂電木(擊穿電壓大于10kV以上)將避雷針和支撐桿隔開；避雷針引下線用截面積不小于25mm2的銅質(zhì)電纜或30mm2的鋁質(zhì)電纜；接地極用封底鋼管內(nèi)裝滿大鹽制成，保證接地電阻在15歐姆一下。圖5鉆塔避雷針安裝示用意避雷針應(yīng)垂直安裝牢固，垂直度許諾誤差為3/1000；避雷針接地極與鉆塔本身、鉆塔繃?yán)K、電機(jī)接地和孔口處的愛惜距離應(yīng)大于3m；避雷針應(yīng)安裝在鉆塔頂部，高出塔頂1-3米(見表1)；在避雷針接地裝置周圍，由于跨步電壓甚高，人員接近時(shí)有觸電的危險(xiǎn)，一樣在避雷針接地裝置周圍10米的范圍內(nèi)是比較危險(xiǎn)的；避雷針引下線與鉆塔繃?yán)K距離不小于1米。5結(jié)語(yǔ)必然要注意科學(xué)設(shè)計(jì)和安裝鉆探避雷針，不要輕視避雷技術(shù)各類環(huán)節(jié)的科學(xué)原理，更不可輕易自行設(shè)計(jì)安裝避雷針。要確保避雷裝置發(fā)揮效能，不但要正確設(shè)計(jì)、正確安裝，還要常常保養(yǎng)，使它常常處于良好狀態(tài)，如此一樣就可使鉆塔、鉆機(jī)尤其是施工人員免受雷擊傷害了。參考文獻(xiàn)：蘆洪偉.避雷針愛惜范圍計(jì)算方式之比較[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020(1):36-37.馬宏達(dá).避雷針愛惜范圍的模擬實(shí)驗(yàn)理論與爭(zhēng)議.工科物理,1998S1:柳玲,黃忠儉.常規(guī)避雷針與提早放電避雷針的比較[J].黑龍江氣象,2020(2):45-46.呂步麟.山區(qū)避雷針愛惜范圍的簡(jiǎn)化計(jì)算及作圖