各种避雷针的结构及其防雷性能2007

sdspd

本文为转载，内容不涉及任何品牌的产品， 各种避雷针的结构及其防雷性能2007-4-8 09:54:05 　　十几年来我国防雷学者一直在进行“消雷器”、“排雷器”和“限流避雷针”的研究和讨论，促进了我国防雷事业的发展和进步。其中关于用辩证唯物论的思想分析避雷针的防雷性能，如今有了较为充实的实验和理论基础。综合国内外防雷专家的研究成果，笔者试图提出一个初步概论，与同行商榷，如有错误和不当之处欢迎大家批评指正。 1　避雷针的引雷性能 　　避雷针的防雷作用是它能把闪电从保护物上方引向自己并安全地通过自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至关重要的。避雷针的引雷性能已有实验和理论分析如下： 　　一个竖立在平地的避雷针其引雷空域如图1所示［1］。其中简化包络线是一条抛物线，此线即为在正、负雷雨云下该避雷针的50％击针击地平均分界线。图中小圈为空中各点实验放电统计数据，表示模拟实验下行先导的针尖位置，黑圈表示百分之百击针，白圈表示百分之百击地，黑白各半表示50％击针及击地。 　　雷击避雷针和地的放电强度与雷电极的极性有关：当雷的极性为正时，雷对避雷针的放电强度高于雷对地；当雷的极性为负时，雷对避雷针的放电强度略低于雷对地。所以在同样电压下雷电极对针的放电距离R与雷电极对地的放电距离H是不同的。根据长间隙放电的实验数据大致有： 雷电极为负、地为正时，k＝R／H＝1．1； 雷电极为正、地为负时，k＝R／H＝0．8～0．9， 　　图2为雷击针地分界面的理论分析图，据此可以求出雷击避雷针和地的理论分界线。 　　图中L为避雷针尖，其高度为h，P为雷电极头部，其对地高度为H，E为雷电极正下方的投影点，L、P之间的距离为R。当P点维持k等于某一常数在图面上运动时，其运动轨迹就是雷击避雷针和地的理论分界线。分界线以y轴为中心旋转就是立体的分界面。分界面内为雷击避雷针的空域，分界面以外为雷击大地的空域，分界面附近引下的雷击地面为散击区。 　　分界线有3种：k＝0．9情况下其分界线为一椭圆；k＝1．1情况下其分界线为一双曲线；k＝1情况下其分界线为一抛物线，后者为一般分析避雷针接闪性能的理论基础，它是正负雷击情况的平均数。图2的分析结果与图1的实验结果是相一致的。 　　结合避雷针的引雷空域再分析避雷针的保护范围问题，取k＝1的情况可得避雷针的保护作用，见图3。 　　图3中O1 L为避雷针，K为其高度的中点；MO2为被保护物，N为其高度的中点。假设雷击距离为hr，雷电先导端头位于P，PK（实线）为避雷针的引雷分界线，PN（虚线）为被保护物的引雷分界线，它的上部空域都在避雷针的引雷分界线以内。因此，距地面高度大于hr的雷击将被引向避雷针，被保护物MO2将免于雷击，这种现象称为截击效应；但当雷电先导从低于hr的右侧袭来时，避雷针将起不到保护作用，这称为对被保护物的侧击。所以以P点为圆心，以hr为半径作圆，此圆从避雷针顶点L经M地面O3点，它以下的部分就是雷击距离为hr时避雷针的保护范围。这一分析结果与按电气几何理论（EGM）滚球法推出的结果是一致的。 　　EGM理论认为，雷电先导首先进入哪一物体的雷击距离就对那一物体放电，雷击距离是雷电流的函数［2］： hr＝10I0．65 （1） 式中　hr为雷击距离，m；I为雷电流幅值，kA。 　　美国R．H．Lee建议以10 kA作为一般建筑物的临界电流Ic，小于这个雷电流幅值时不会造成雷击事故，其对应的临界雷击半径hrc为45 m。这一观点把被保护物的耐雷水平与避雷针的保护率联系起来。我国防雷标准GB50057－94《建筑物防雷设计规范》规定三类防雷建筑物的避雷针保护范围按hrc为60 m画定。运行经验表明这一规定符合我国通用建筑物的防雷要求。 　　近年来一些学者对EGM理论又做了修正，称为先导传播模型理论（LPM）。该理论认为确定雷击点除了考虑雷击距离外尚需考虑迎面先导和下行先导的相对运动。一定几何形状和高度的地物能否被一定雷电流幅值的雷电击中，可用吸引半径Ra来表述。Ra不仅是雷电流的函数，也是地物高度的函数，并和地物的几何形状有关。因为不同形状和高度的地物，在同一雷电流的下行先导作用下感应的电场强度不同。 　　 Ra（I，h）＝2．83I0．63h0．40 （2） 式中　Ra为吸引半径，m；I为雷电流幅值，kA；h为针状物高度，m。 　　分析结果指出：当临界半径hrc大于避雷针高度h时，EGM所得保护半径比LPM要小，但不显著；当临界半径hrc小于针高h时，EGM所得保护半径比LPM要小许多，某些情况下甚致小50％左右；当针高h＞hrc时，EGM认为高出临界半径的针体部分没有保护范围，而LPM理论则认为保护半径随针体高度的增加而增加。 　　根据对塔形建筑物吸引雷击次数随其高度增加而变化的观测以及长间隙放电棒对棒的实验结果都证明，避雷针的引雷能力随其高度的增加而增强，但增加的速度是变缓的。这对LPM的结论给予了支持，可见EGM滚球法未考虑吸引能力随高度变化是其保护范围偏小的原因。从理论角度看，滚球法是一种偏于保守、偏于严格的方法，它能对避雷针的保护区给出直观的物理图象

高乐高

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kailk

:_onion7: 呵呵,学了

ljry8044

原帖由 sdspd 于 2009-1-9 10:51:00 发表 我国旧式民房一般高度在10 m以下，避雷带和避雷网的高度与房高相同，安装的短针防雷其高度为1～2 m，它们引起的散击现象不明显；高耸建筑物和高架避雷针引雷招致雷击率增高和存在散击区。我国防雷学者历来不主张用高架避雷针保护建筑物，主张用屋顶短针和避雷带防雷就是考虑了既能发挥它的引雷作用，又避免增加散雷区。

是不是这样的？ 如果是这样，那么避雷针……？ 我对防雷不熟悉，还请大家多指教，谢谢了！

ljry8044

这么前沿的话题怎么没人过来讨论？ 顶一下

ljry8044

国际学术界对以法国为首的洋避雷针，和其提出的相应标准草案持完全否定的态度。17位属于ICLP（International Conference on Lightning Protection，国际防雷保护会议）的科学委员会成员的科学家，签发了一个联合声明，反对ESE避雷针技术。这些科学家代表了15个国家，包括美国、日本、英国、和12个大陆欧洲国家。请读者参考笔者译《全世界反对ESE 避雷针》一文，这里就不再赘述。

果真这样？ 那么法国相关部门堪与中国的武高所相“媲美”了！怪不得都说法国是西方国家中文化与中国最接近的

ljry8044

　在其宣传资料中，有这么一段话：“每当雷闪发生前，电场强度会迅速增大，激发器与反射器之间的电位差基本上就相当于雷云与大地之间的电位差。”从图上看，这种防雷器的激发器与反射器之间的距离只不过几毫米，它有什么功能能产生并承受“相当于雷云与大地之间的电位差”？众所周知，在雷暴前雷云与大地之间的电位差有几千千伏或更高，它那小小的几毫米间隙能承受这个电位差吗？这么大的电位差又是如何产生出来的呢？真是吹牛吹漏了底。 还有，在它的《保护区域计算方法》中，其保护半径公式是完全照抄“易敌雷”的保护半径公式，但因水平太差，公式也给抄错了两处。 真可怜，要想来我们中国赚钱，又没有多少本事。更可惜的是咱们中国，还居然给予这些人把钱给赚走了。

没方法，这与中国不重视技术有很大关系，要是给点设计费，早不是这种局面了。 不重视技术，没有设计费，只能通过多报价赚钱，而发到国家的产品单价比中国要高得多，而且又不好查，所以选择国外产品是多报价的最好方法，个人赚了钱，可以苦了整个行业和中国

ljry8044

原帖由 sdspd 于 2009-1-9 11:07:00 发表 其实，“易敌雷”防雷器的英文名称“Prevectron early streamer emission air terminals”，直译为“Prevectron早期流柱放电空气终端”。所谓“空气终端”就是接闪器或避雷针的类似称呼。到了我们中国，不仅将防雷器冠以“易敌雷”这种具有实际意义的名字，而且将“流柱”变成了“先导”。须知“流柱”和“先导”是表征完全不同的两种放电，或放电的两个不同阶段，其概念是不同的。《设计原理》在这里故意蒙混用户。ES

就像“导电混凝土”到了中国就变成了“降阻剂”一样，“降阻剂”多有迷惑力，“导电混凝土”可就……

ljry8044

需要指出，大气静电场的能量密度是很低的。例如，在雷击即将发生前的电场强度40kV/m时，空间大气电场的能量密度仅为4′10-9焦尔/cm3。我们知道，一个金属物体放入静电场中时，将使原有的电场畸变。并且，由于金属的导电性和表面的等位性，在金属体内的电场强度恒等于零。要想借助“易敌雷”的底部电极，在被动的没有外力做功的条件下，吸收大气静电场的能量并将其储存起来，积累到所需要的数量，并不断地利用这个能量产生火花放电，从原理上说，是不成立的，不可能的。如果我们能设计出一种机械，或一种电子线路，在外力不做功的条件下，吸收静电场能量并将其浓缩和储存起来，用于实际，那无异于制造了一台永动机。致于要借助这个储存的能量，产生向上先导，更是无稽之谈。ES

原理讲得挺好的，干吗要打比方呢？ 技术性的东西，很多时候还是不打比方为妙，一打比方，反倒可能出岔子。

ljry8044

原帖由 sdspd 于 2009-1-9 10:56:00 发表 由于避雷针上部有一段遭受侧击的空间，所以不能认为雷击距离大的避雷针就能高效保护屋顶上的天线和其它突出物。法国标准规定脉冲避雷针有钟罩形的保护范围，并未得到国际防雷协会的认可。他们没有考虑避雷针的引雷区域问题，在遭受侧击的引雷区域以内，避雷针的保护率不是99％，而是50％～80％或更低。有人用避雷针或脉冲避雷针保护天线，他们以为针端高出天线就可以使天线免除雷击，这种想法也是不全面的。

看来法国人的思维确实很女性化（换个角度说就是浪漫），能出现傻科齐这样的总统还是有其一定的道理的，哈哈