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嚴(yán)選材質(zhì)靈活適應(yīng)
雷云對大地的電壓低則幾百萬伏,高則數(shù)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(dāng)大的。
到現(xiàn)在為止.直擊雷的防護(hù)都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)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(wǎng)等,它們都是用金屬做成,安裝在建筑物的高點(diǎn),如屋脊或尾角等易受雷擊的地方。避雷網(wǎng)是用金屬線、帶做成的網(wǎng)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(wǎng)格狀,然后與大地可靠地連接。
當(dāng)高空出現(xiàn)雷云的時候,大地上由于靜電感應(yīng)作用,必然帶上與雷云相反的電荷,然而接閃設(shè)備(避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)等)都處于地面上建筑物的高處.與雷云的距離近,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(shè)備附近空間電場強(qiáng)度相對比較大.比較容易吸引需電先導(dǎo),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?yàn)榇蟮睾屠自浦g相當(dāng)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(nèi)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(guān)系適合
RC放電方程:
iR-Uc=0
R=R1+R2
式中:R1-雷云內(nèi)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(dāng)作電源,接閃器到大地看作是負(fù)載。那么,放電的時候就相當(dāng)于一個有幾千歐內(nèi)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(fù)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(nèi)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。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(guī)模的,雷云的發(fā)生也是大規(guī)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(jī)的,因此,認(rèn)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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