避雷針，避雷還是引雷？

陶詩秀

地球每秒鐘大約會經(jīng)歷600次閃電，其中大約有100次會襲擊地表。據(jù)研究，最常見的線狀閃電擁有幾萬到二十萬安培的電流強(qiáng)度，當(dāng)它接觸到建筑物時(shí)，常常造成“雷擊”而引起火災(zāi)。雷電現(xiàn)象如此頻繁，怎樣才能有效地“避雷”呢？可能大家的腦海中馬上會想到一個(gè)名詞——避雷針。

避雷裝置的發(fā)明

現(xiàn)代避雷針是美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)明的。他認(rèn)為閃電是一種放電現(xiàn)象，為了證明這一點(diǎn)，1752年的一個(gè)雷雨天，富蘭克林冒著被雷擊的危險(xiǎn)，將一個(gè)系著長長金屬導(dǎo)線的風(fēng)箏放飛進(jìn)雷雨云中，在金屬末端拴了一串銀鑰匙。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，富蘭克林用手接近鑰匙，鑰匙上迸出一串電火花，他的手上還有麻木感。幸虧這次傳下來的閃電比較弱，富蘭克林才沒有受傷。（注意：這個(gè)實(shí)驗(yàn)是很危險(xiǎn)的，千萬不要擅自模仿嘗試。）

富蘭克林由此設(shè)想，若能在較高的物體上安置一種尖端裝置，就有可能把雷電引入地下。他把一根數(shù)米長的細(xì)鐵棒固定在高大建筑物的頂端，將鐵棒與建筑物之間用絕緣體隔開，然后用一根導(dǎo)線與鐵棒底端連接，再將導(dǎo)線引入地下。經(jīng)過試驗(yàn)，這種被富蘭克林稱為避雷針的裝置果然能起到避雷的作用。

避雷實(shí)際上是引雷

最開始，避雷針都被設(shè)計(jì)制作為針狀。由于避雷針的針頭是尖的，靜電感應(yīng)時(shí)，導(dǎo)體尖端總會聚集最多的電荷，因此，雷電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，避雷針就會聚集大部分的電荷。

與此同時(shí)，避雷針又與帶電云層形成了一個(gè)“裝電的容器”，也就是電容器。由于它較尖，即這個(gè)電容器的兩極板正對面積（簡言之就是兩極板相互遮住的部分）很小，電容也就很小，也就是說它所能容納的電荷很少。而避雷針又聚集了大部分電荷，所以，當(dāng)云層上電荷較多時(shí)，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路。而避雷針又是接地的，它可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，使其不對高層建筑造成危險(xiǎn)，從而保證了建筑物的安全。

由此可以看出，避雷針的防雷作用是它把閃電從保護(hù)物上方引向自己，并安全地通過自己泄入大地。因此，我們也可以說避雷針實(shí)際上是在“引雷”。

安裝了避雷針就萬無一失嗎？

事實(shí)上，沒有什么避雷設(shè)備是萬無一失的，在避雷設(shè)施的保護(hù)范圍內(nèi)并不是沒有雷擊，只是雷擊能量較小。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，要達(dá)到萬無一失也將十分浪費(fèi)，因此《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》及其他設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均以“減少”雷擊為要求。

首先，避雷針是通過引下線將雷電流泄放到大地，如果安裝了避雷針后沒有定期檢測，出現(xiàn)引下線破損，接地裝置不能正常工作的情況，反而會成為“引雷燒身”的禍端，因此防雷裝置要進(jìn)行定期檢測。

其次，避雷針只能降低建筑物遭直擊雷危害的風(fēng)險(xiǎn)，但它保護(hù)不了建筑物內(nèi)的電子、電器設(shè)備。這是為什么呢？強(qiáng)大的閃電會導(dǎo)致靜電場、磁場發(fā)生變化，并產(chǎn)生電磁輻射。特別是雷電進(jìn)入建筑物上的避雷針系統(tǒng)后向地下泄放雷電流的瞬間，也可產(chǎn)生迅速變化的電磁場，其迅變時(shí)間極短、電壓很高，甚至可能產(chǎn)生電火花。而電子、電器設(shè)備特別是微電子設(shè)備的耐壓很低，雷電不僅會干擾無線電通信和各種設(shè)備的正常工作，而且可能在一定范圍內(nèi)造成許多電子、電器設(shè)備的損壞，甚至引起火災(zāi)。

所以，建筑物必須采用全方位防雷技術(shù)，綜合防雷。我們不僅要做好室外避雷針、引下線和接地裝置的定期檢測與維護(hù)工作，還要做好室內(nèi)避雷器的安裝工作。電源避雷器、信號避雷器、電話避雷器、網(wǎng)絡(luò)避雷器等諸多避雷設(shè)備，可以為我們室內(nèi)的電源、家電、網(wǎng)絡(luò)、電話等用電設(shè)備做二次保護(hù)。當(dāng)然，在雷電交加時(shí)，關(guān)閉電子、電器設(shè)備也不失為一個(gè)好方法。

避雷針設(shè)置原則

1.獨(dú)立避雷針與被保護(hù)物之間應(yīng)有不小于5米的距離，以免雷擊避雷針時(shí)出現(xiàn)反擊。獨(dú)立避雷針宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置，與接地網(wǎng)之間的地中距離不小于3米。

2. 35千伏及以下高壓配電裝置構(gòu)架及房頂上不宜裝設(shè)避雷針。裝在構(gòu)架上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)相連，并裝設(shè)集中接地裝置。

3.變壓器的門型構(gòu)架上不應(yīng)安裝避雷針。

4.避雷針和接地裝置與道路及其出口的距離應(yīng)大于3米，否則應(yīng)鋪碎石或5～8厘米厚的瀝青，以保障人身不受跨步電壓的危害。

5.嚴(yán)禁將架空照明線、電話線、廣播線、天線等裝在避雷針或構(gòu)架上。

6.如在獨(dú)立避雷針或構(gòu)架上裝設(shè)照明燈，其電源線必須使用鉛皮電纜或穿入鋼管，且直接埋入地中長度10米以上。