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1.接閃器
為使建筑物免遭宜擊雷破壞,在設計建筑物時一般設有獨立避雷針、構架避雷針、避雷線、浪涌保護器保護。其結構均分為接閃器、引下線和接地體,防雷原理相同。為了防止反擊,要求避雷針與被保護設備之間空中距離不小于5m,地中距離不小于3m。
獨立避雷針的保護范圍對地面為1.弘(針高),對超過針高一半的空間,其保護范圍只能從30‘、45‘、60’等不同角度考慮,井采用滾球法校核獨立避雷針的保護范圍。
避雷針是最早的接閃器,也是日前世界上公認的最成熟的防直擊雷裝置。避雷帶、避雷網、避雷線是避雷針的變形,其接閃原理是一致的。對避雷針的接閃原理的認識是有一個發展過程的,現在的滾球法理論比較全面地解釋了接閃揣吸引雷電的各種現象,被國內外標準所采納.滾球法理論認為接閃器的保護范圍是:半徑為只的球與接閃器、地面相切繞接閃器滾動一周所形成的陰影區域。R根據不同的防雷類別分別選為30、4s、60m。在保護范圍內并不是沒有雷擊,只是雷擊能量較小,滾球半徑只越小,進入保護范圍的雷擊能量也越小,也就是說接閃器的防雷效果越好。接閃器井非越高越好,超過60m的接閃22在技術上是沒有多大意義的。
理論上任何良好接地的金屬物體都可以作為接閃器,因此隨著經濟的發展,人們對接閃器的外形提出了更高的要求,希望能與漂亮的現代建筑相協調,所以出現了一些形狀各異的接閃器,但其防雷原理并沒有改變。
2.消雷器
消雷器是國內近年來影響非常大的防雷產品,它是希望改變接閃器的材料和形狀來產生電流,以綜合雷云中的電荷,讓雷云在消雷器的保護范圍內無法建立起接閃所需的場強,以達到消雷的目的。由于消雷器所聲稱的效果完全滿足了人們所希望的防雷效果,因此一段時間內消雷罪風靡國內市場。后來國內許多專家提出異議,認為浪涌保護器的原理在技術上無法實現,并在消雷器的理論上和實踐應用上提出了大量例證,因此消雷器在國內防雷學術界引起極大的爭論,編者認為消雷器的理論和產品仍有待于進一步的探討和實踐。
3.避雷界
雷電的主放電存在的時間極短,為;o—100/~s,主放電過程是逆著先導通道發展的,速度為光速的1/21—1/2,主放電的電流可達數十萬安,是全部雷電電流中最主要的部分。
主放電階段到達云端時就結束丁放電,然后云中的殘余電荷經過主放電通道流下,此階段稱為余光階段,由于云中電阻較大,余光階段對應的電流不大(約數日安),持續時間卻較長(o.03一{).15s)。由于云中可能同時存在幾個電荷中心,所以第一個電荷中心的上述放電完成之后,可能引起第二個、第三個中心向第‘通道放電。因此雷電往往是多重性的,每次放電相隔600~800f,s,放電的數目平均為2—3次。因此,雷擊危害的主要原因是電流大和快速的電流變化率。根據In:91312—1:1995的定義,供分析用的一次閃擊由下列雷擊組成:
(1)一個正或負極陛的首次雷擊。
(2)一個負極性的后續雷擊(首次以后的雷擊)。
(3)一個正或負極性的長時間雷擊。
由于遭雷擊的設備或線路上可能承載巨大的雷電流和快速的電流變化率的沖擊,在雷擊點附近的金屬導體中感應產牛瞬態電壓,由于雷電流的幅值大、變化速率快,其感應產生的瞬態電壓的峰值是極高的。其瞬態電壓幅值與雷電流幅值成正比,與雷電流變化率成正比,與雷擊點距離成反比。
避雷器的作用就是在最短的時間(納秒級)內將被保護線路連入等電位系統,使設備各端口等電位,同時將線路上固雷擊而產生的大量脈沖能量短路泄放到大地,故避雷器的電流泄放能力大小將直接影響對線路的保護能力。
目前,用于對避雷器閃放電流測試的波形主要有10/350、8/80、8/20,其波形如圖2—9所示。圖2—9巾的波形①為10/350~s閃電測試波形;波形②為8/80~s閃電測試波形;波形③為8/20~s閃電測試波形。在放電電流值相同的情況下,避雷器放電所釋放的能力10/3509s波形是8/20~s波形的200倍。
出自:浪涌保護器