文档介绍：浅析避雷针(线)防直击雷作用
许颖
(中国电力科学研究院,北京清河,100085)
【摘要】本文介绍七个内容:(1)中国建筑物直击雷防护技术源远流长。防雷技术和防洪技术历史悠久,著名《大禹治水》的疏导将洪水排入大海,古建筑将雷电引入大地。(2)电力行业50多年都是金属结构屋顶接地防雷无须避雷针。(3)避雷针(线)的防雷保护作用,在于它比被保护物高,能把雷电从被保护上方引向自身并安全泄入大地。(4)世界上所有避雷针(线)保护范围计算方法都是经验公式。保护范围是指被保护物在此空间内可遭受雷击概率在可接受值之内。各种文献规定的不同保护范围是允许遭受雷击概率不同。保护范围计算方法是要经理论分析、实验室模型研究、长期多年实际运行经验证明三者结合,才能作为正式推荐使用。(5)电力行标DL/T620-1997对避雷针(线)保护范围计算方法。(6)精确确定避雷针高度超过120m的保护是现在世界上一个技术难题,在高度超过300m,就可能伸入云层。(7)避雷针(线)及接地引流线的配置。
【关键词】建筑物直击雷防护避雷针(线)的保护范围避雷针(线)的引流和接地极
现代建筑物防雷保护由两部分组成:一是建筑物直击雷防护。二是雷电电磁脉冲防护(LEMP)。
进入建筑物内的雷电电磁脉冲渠道有:一是沿各种金属导体(电源线、信号线、金属管道、接地引流线和接地极)。二是电容耦合通道。三是电感耦合通道。防护措施是屏蔽、均压、等电位、分流、限压(SPD)等,将另文论述。
本文主要内容是浅析建筑物直击雷防护。
中国著名《大禹治水》,疏导将洪水排入大海的防治思路沿用至今。将雷电引入大地的防雷技术历史悠久。1949年后,中国科学院电工研究所、北京市建筑设计院和清华大学等单位组成了北京建筑防雷研究组,对建筑物防雷进行了大量调查、试验和研究。1959年出版了《民用建筑物防雷保护》一书。后来总结了很多实践经验,包括天安门、人民大会堂等建筑物防雷技术经验。改版《建筑物防雷设计》,其中很多原理和原则,一直沿用至今。
2 金属结构屋顶防雷无须避雷针
电力行业标准,从1956年《3—220kV交流电气设备过电压保护导则》开始至今标准规定:金属结构屋顶的直击雷保护,将金属屋顶接地即可,无须避雷针(屋顶上其它设备防雷保护需要除外)。这样的做法,经电力系统大量建筑物运行证明,是有效的。
3 避雷针(线)的防雷保护原理
避雷针(线)的防雷保护作用,在于它比被保护物高,能把雷电从被保护物上方引向自身并安全泄入大地。因此,避雷针(线)的引雷和安全泄入大地是至关重要的。
避雷针(线)的引雷作用,基本上是这样的,在雷电先导阶段,避雷针(线)顶部聚积电荷,在发展先导和避雷针(线)顶端之间通道中建立了很大电场强度,避雷针(线)迎面先导的产生和发展大大加强这通道中的场强,最后选定击中避雷针(线),布置在靠近避雷针(线)的被保护物比避雷针(线)低,由于避雷针(线)的屏蔽和迎面先导作用,所以被保护物遭受雷击的概率很小。利用避雷针(线)可实现直击雷保护。虽然这方法不是主动的,%%保护效果。对密闭在完全金属壳体(或金属网)内被保护物才能提供完全保护。例如,人在金属壳体内或在停放的金属壳体汽车内,能安全免遭雷击伤害。按避雷针(线)引雷性能,确切名称应是“引雷针(线)”,在二十世纪五十年代,我国有的学者称为《导闪针(线)》,后来在一些文献上称为《接闪器》或《***》。但因避雷针(线)这一名词已被广泛地使用,成为惯用名词,一时难以变动。
避雷针(线)的防雷保护作用,除引雷作用(保护范围)外,可靠保护的必要条件是要求避雷针(线)的泄流通道(回路)的阻抗(包括引流线电抗和接地电阻)很低,因为在雷电直击避雷针(线)时,很高的引流线电抗和接地电阻可能产生很高电压,引起避雷针(线)对被保护物在空气中(或绝缘物上)或地中反击。
避雷针(线)在受雷击向大地泄放电流时产生高电压对于金属、砖石或混凝土结构一般不会造成破坏。所以像烟囱、冷水塔、架空线路杆塔、高压配电装置架构的避雷针(线)及其引流线,均可固定在其本体上。但上述这种高电压,对于易燃、易爆和敏感电子设备和低压电气设备,便可能因出现火花或发生反击而造成起火爆炸或绝缘击穿。通常要采取降低接地电阻或设置独立避雷针(线)等措施来消除这种危险。
4 避雷针(线)保护范围
避雷针(线)保护范围,在不同标准(规程、规范等)中规定的不同,不同文献中推荐的计算方法不同。有人写文章说这个对那个错,或说这个错那个对。这是误解。
所谓保护范围是指被保护物在此空间内可遭受雷击概率在可接受值之内。各种文献规定的不同保护范围是允许遭受雷击概率不同。例如,电力行标DL/T620-1997规定的避雷针(线)