避雷針在防雷技術(shù)上的應(yīng)用原理

劉志航 長沙市雅禮中學(xué)

避雷針在防雷技術(shù)上的應(yīng)用原理

劉志航 長沙市雅禮中學(xué)

現(xiàn)代化的防雷技術(shù)屬于系統(tǒng)化的工程，可以綜合借助等電位、分流、接地、接地技術(shù)構(gòu)建出完善的防護(hù)體系。為了保障建筑物與相關(guān)內(nèi)部設(shè)施免受雷電的影響，需要合理應(yīng)用避雷針、避雷帶、避雷線與避雷網(wǎng)。本文針對避雷針在防雷技術(shù)上的應(yīng)用原理以及具體的措施進(jìn)行分析。

避雷針 防雷技術(shù) 應(yīng)用原理 應(yīng)用

雷電是自然界中常見的放電現(xiàn)象，通常伴有閃電和雷鳴，雷電在釋放過程中，會(huì)因?yàn)榻饘俚囊龑?dǎo)改變方向，避雷針就是利用金屬導(dǎo)體尖端放電的原理，進(jìn)行雷電的引導(dǎo)的。避雷針是最初的防雷技術(shù)，防雷技術(shù)是建立在避雷針的原理上進(jìn)行發(fā)展的。

1 避雷針的防雷原理

避雷針系統(tǒng)是防雷技術(shù)中結(jié)構(gòu)簡單的裝置，接閃器的高度要高于被保護(hù)物體，通過針狀的接閃器將雷電的電能導(dǎo)向自身，然后通過引下線將強(qiáng)大的電流導(dǎo)入大地中，避免建筑物等直接遭受雷擊。雷云對地放電的過程，是尖端放電的過程，通過接閃器的尖端產(chǎn)生靜電感應(yīng)，避雷針上出現(xiàn)與雷云中極行相反的電荷，在接閃器的頂端電場發(fā)生變化，成為高電場區(qū)域。雷電釋放過程是階段性的，先導(dǎo)部分受到接閃器頂端電場的吸引，直接轟擊在接閃器上，保護(hù)建筑物的安全，避雷針的功能是引雷，通過自身受到雷擊，保護(hù)下面的物體。

避雷針常見的類型有三種：富蘭克林避雷針也就是傳統(tǒng)的避雷針；優(yōu)化避雷針，優(yōu)化避雷針是對傳統(tǒng)避雷針改進(jìn)，對雷電流的陡度有一定的抑制作用；提前放電避雷針，提前放電避雷針在雷電場強(qiáng)到一定程度時(shí)自動(dòng)放電增加保護(hù)半徑。

2 避雷針在防雷技術(shù)中的應(yīng)用

2.1 避雷針在通訊發(fā)射塔的應(yīng)用

在通訊發(fā)射塔上避雷針的應(yīng)用相當(dāng)重要。一般的鐵塔和天線位置是站臺(tái)地面建筑的最高點(diǎn)，通訊發(fā)射塔本身既可以成為防雷的避雷塔，也能成為引雷器。國家頒布的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對天線塔避雷針的設(shè)置有著明確的規(guī)定。鐵塔接地網(wǎng)形狀和密度要根據(jù)地形和防雷的等級(jí)及天線塔的種類進(jìn)行設(shè)計(jì)，重要通訊發(fā)射塔的接地電阻要小于5歐姆，一般的臺(tái)站要小于10歐姆。在條件較好的通訊發(fā)射塔中，可以安裝AR限流避雷針，能夠有效解決由于雷擊產(chǎn)生的二次損傷。

2.2 避雷針在高層建筑中的應(yīng)用

由于高層建筑的高度較高，要對雷電中的直擊雷進(jìn)行防范。屋頂設(shè)置避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)，在建筑物屋面規(guī)整沒有設(shè)備時(shí)，使用避雷帶網(wǎng)，在建筑物屋頂屋脊屋檐等設(shè)置避雷帶網(wǎng)。當(dāng)建筑呈塔狀時(shí)可以設(shè)置單獨(dú)的避雷針進(jìn)行保護(hù)，利用滾球法，計(jì)算出避雷針長度，得出避雷針長度后，按照規(guī)定要求安裝避雷針。一般高層建筑的防雷技術(shù)是采用避雷針和避雷網(wǎng)組合的方式，因?yàn)閱为?dú)的防雷技術(shù)不能滿足保護(hù)建筑物的要求，建筑的屋頂，多設(shè)有各種設(shè)備，如冷卻塔和天線等，在設(shè)置避雷針時(shí)，需要考慮到上述問題，保證高層建筑的安全。

側(cè)擊雷是威脅高層建筑的一個(gè)方面。側(cè)擊雷的電流相比直擊雷較小，建筑物因?yàn)閭?cè)擊雷損壞的現(xiàn)象較少，所以不需要設(shè)置專門的側(cè)擊雷接閃器，利用建筑本身的鋼結(jié)構(gòu)就能夠?qū)?cè)擊雷問題解決。在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，要對側(cè)擊雷的問題及時(shí)解決，鋼筋和鋼筋之間的連接，采用焊接或者其他的方法，保證建筑鋼結(jié)構(gòu)的完整，形成法拉第籠式避雷網(wǎng)，減少建筑物損壞。

2.3 避雷針在電氣機(jī)房的應(yīng)用

在機(jī)房的頂部設(shè)置避雷針，以接閃器和引下線及接地裝置作為防雷技術(shù)中的一部分。避雷針在安裝過程中要注意，避雷針不能接觸機(jī)房，避免再次感應(yīng)生電使機(jī)房受到損傷，通過避雷針對雷電進(jìn)行吸引，承受大部分的雷電流，在機(jī)房的北部也要安裝相應(yīng)的設(shè)備，防止雷電對機(jī)房內(nèi)的設(shè)施造成損傷。在機(jī)房內(nèi)部采用電位連結(jié)、屏蔽、防閃等技術(shù)，阻塞雷電波沿金屬導(dǎo)線和空間磁場的破壞途徑。通過電涌保護(hù)器，將雷擊產(chǎn)生的過電壓和電流通過SPD導(dǎo)入大地。

避雷針也有著一定的局限性，現(xiàn)有的避雷針雖然能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)的電荷導(dǎo)入大地，但是由于雷電的強(qiáng)大電流會(huì)產(chǎn)生脈沖磁場，磁場能夠在電子線路中產(chǎn)生較大的電壓，使電子設(shè)備損壞。在電子設(shè)備日益增多的今天，避雷針的局限性也突出出來，在避雷針的設(shè)計(jì)上要進(jìn)行改進(jìn)，通過屏蔽接地、等電位連接和安裝避雷器等措施減少避雷針產(chǎn)生雷電感應(yīng)對電子設(shè)備的損傷。

3 結(jié)束語

通過對避雷針原理、結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果顯示，合理設(shè)計(jì)避雷針對保障安全有重要意義。在應(yīng)用避雷針的過程中，一要做好避雷針的安裝，保證避雷針的結(jié)構(gòu)完整，能夠?qū)⒋蟛糠值睦纂妼?dǎo)入地下；二要結(jié)合建筑內(nèi)部的情況，設(shè)置避雷裝置，有效減少雷電對建筑二次損害；三要有內(nèi)外結(jié)合的避雷措施，能夠有效地保護(hù)建筑物和建筑物內(nèi)部的儀器設(shè)備安全。

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