避雷針在防雷技術上的應用原理

劉志航 長沙市雅禮中學

避雷針在防雷技術上的應用原理

劉志航 長沙市雅禮中學

現代化的防雷技術屬于系統化的工程，可以綜合借助等電位、分流、接地、接地技術構建出完善的防護體系。為了保障建筑物與相關內部設施免受雷電的影響，需要合理應用避雷針、避雷帶、避雷線與避雷網。本文針對避雷針在防雷技術上的應用原理以及具體的措施進行分析。

避雷針 防雷技術 應用原理 應用

雷電是自然界中常見的放電現象，通常伴有閃電和雷鳴，雷電在釋放過程中，會因為金屬的引導改變方向，避雷針就是利用金屬導體尖端放電的原理，進行雷電的引導的。避雷針是最初的防雷技術，防雷技術是建立在避雷針的原理上進行發展的。

1 避雷針的防雷原理

避雷針系統是防雷技術中結構簡單的裝置，接閃器的高度要高于被保護物體，通過針狀的接閃器將雷電的電能導向自身，然后通過引下線將強大的電流導入大地中，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生靜電感應，避雷針上出現與雷云中極行相反的電荷，在接閃器的頂端電場發生變化，成為高電場區域。雷電釋放過程是階段性的，先導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的避雷針；優化避雷針，優化避雷針是對傳統避雷針改進，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到一定程度時自動放電增加保護半徑。

2 避雷針在防雷技術中的應用

2.1 避雷針在通訊發射塔的應用

在通訊發射塔上避雷針的應用相當重要。一般的鐵塔和天線位置是站臺地面建筑的最高點，通訊發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《建筑物防雷設計規范》中，對天線塔避雷針的設置有著明確的規定。鐵塔接地網形狀和密度要根據地形和防雷的等級及天線塔的種類進行設計，重要通訊發射塔的接地電阻要小于5歐姆，一般的臺站要小于10歐姆。在條件較好的通訊發射塔中，可以安裝AR限流避雷針，能夠有效解決由于雷擊產生的二次損傷。

2.2 避雷針在高層建筑中的應用

由于高層建筑的高度較高，要對雷電中的直擊雷進行防范。屋頂設置避雷針、避雷帶、避雷網，在建筑物屋面規整沒有設備時，使用避雷帶網，在建筑物屋頂屋脊屋檐等設置避雷帶網。當建筑呈塔狀時可以設置單獨的避雷針進行保護，利用滾球法，計算出避雷針長度，得出避雷針長度后，按照規定要求安裝避雷針。一般高層建筑的防雷技術是采用避雷針和避雷網組合的方式，因為單獨的防雷技術不能滿足保護建筑物的要求，建筑的屋頂，多設有各種設備，如冷卻塔和天線等，在設置避雷針時，需要考慮到上述問題，保證高層建筑的安全。

側擊雷是威脅高層建筑的一個方面。側擊雷的電流相比直擊雷較小，建筑物因為側擊雷損壞的現象較少，所以不需要設置專門的側擊雷接閃器，利用建筑本身的鋼結構就能夠將側擊雷問題解決。在高層建筑設計過程中，要對側擊雷的問題及時解決，鋼筋和鋼筋之間的連接，采用焊接或者其他的方法，保證建筑鋼結構的完整，形成法拉第籠式避雷網，減少建筑物損壞。

2.3 避雷針在電氣機房的應用

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

避雷針也有著一定的局限性，現有的避雷針雖然能夠將建筑結構的電荷導入大地，但是由于雷電的強大電流會產生脈沖磁場，磁場能夠在電子線路中產生較大的電壓，使電子設備損壞。在電子設備日益增多的今天，避雷針的局限性也突出出來，在避雷針的設計上要進行改進，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生雷電感應對電子設備的損傷。

3 結束語

通過對避雷針原理、結構的分析結果顯示，合理設計避雷針對保障安全有重要意義。在應用避雷針的過程中，一要做好避雷針的安裝，保證避雷針的結構完整，能夠將大部分的雷電導入地下；二要結合建筑內部的情況，設置避雷裝置，有效減少雷電對建筑二次損害；三要有內外結合的避雷措施，能夠有效地保護建筑物和建筑物內部的儀器設備安全。

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