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    直擊雷的防范措施

    時間:2012-02-18 11:44點擊:

                                                                               直擊雷的防范措施
        雷云對大地的電壓低則幾百萬伏,高則數千萬伏,甚至更高,雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均為30多千安,它的瞬時功率很高,由于瞬時功率很大,所以它的破壞力是相當大的。
        到現在為止.直擊雷的防護都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網作為接閃器,把雷電流引下來,然后通過良好的接地裝置迅速而安全地引入大地。
        常用的接閃裝置,如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等,它們都是用金屬做成,安裝在建筑物的最高點,如屋脊或尾角等最易受雷擊的地方。避雷網是用金屬線、帶做成的網格,架在建筑物頂部空間或者利用建筑物屋面板筋連接成網格狀,然后與大地可靠地連接。
        當高空出現雷云的時候,大地上由于靜電感應作用,必然帶上與雷云相反的電荷,然而接閃設備(避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等)都處于地面上建筑物的最高處.與雷云的距離最近,而且與大地有良好的電氣連接,所以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大.比較容易吸引需電先導,使主放電集中到地面,因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊的幾率卻大大提高,所以就接閃器本身而言.它不但不能避免雷擊.相反是招來更多的雷擊,它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊.
        由于接閃器都與大地有良好的電氣連接,使大地積存的電荷能量迅速與雷云的電荷中和。這樣由雷擊而造成的過電壓的時間大大地縮短.雷擊危害性就
    大大減少。
        雷擊的時候,雷云通過接閃器向大地放電的過程,可以近似用RC放電過程來模擬。因為大地和雷云之間相當于一個充了電的電容器,如圖1.5所示。圖中雷云與大地之間的電容用電容器C表示.雷云內部和雷電流通道的電阻用R1表示,接閃器和它與大地之間連接的電阻(包括連接線的電阻和接地體的散流電
    阻)用R2來表示。
        由等效電路圖可知,雷擊時電流i與R及接閃器上的高電壓相互關系適合
    RC放電方程:
                                        iR-Uc=0
                                        R=R1+R2
    式中:R1-雷云內部和雷電流通道的電阻;
            R2-接閃器和它與大地之間的連接電阻。


        雷電流源的電阻包括主放電通道的電阻,大約幾千歐,如果把帶電的雷云當作電源,接閃器到大地看作是負載。那么,放電的時候就相當于一個有幾千歐內阻的電源,與一個僅有幾歐接地電阻和少許引線的阻抗的負載連接(如圖1.5所示),這電源一般為幾百萬伏和幾千萬伏,甚至更高。雷擊時接閃器對大地的電壓就是雷云的電壓,在雷云內阻(包括通道電阻)與接地電阻(包括引線電阻)的分壓,接地電阻越小.其分壓值越小,相對來講就越安全。所以,理論上要求避雷裝置接地電阻越小越好,但是如果要求做到接地電阻很小,勢必造價很高。工程上往往只要求做到足夠安全的范圍即可。以上說明避雷裝置必須有足夠可靠和足夠小接地電阻的接地裝置,否則它不但起不到避雷的作用,反而增加雷擊的危險。
        需要指出的是,大氣變化是大規模的,雷云的發生也是大規模的,而且雷云的移動受很多可變因素支配.很多條件是隨機的,因此,認為有了避雷裝置就萬無一失的想法是錯誤的。避雷裝置只能大大地減少被雷擊的可能性。

    (a)雷擊時雷云與大地的示意圖

    (b)雷擊時的等效電路圖

    圖1.5 雷擊時的電氣原理圖

     

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