[科普中國(guó)]-現(xiàn)代防雷技術(shù)

簡(jiǎn)介

現(xiàn)代防雷技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包含外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)方面。外部防雷既是對(duì)直擊雷的防護(hù)，由接閃器(接閃桿、接閃帶、接閃線、接閃網(wǎng))、引下線、接地體，作用是接閃、泄放雷電流，通過該措施可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入大地。內(nèi)部防雷主要由屏蔽、等電位、過電壓保護(hù)和安全距離等組成，其作用是均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。1

發(fā)展歷史當(dāng)人們了解雷本身也是一種電的現(xiàn)象后，就開始用科學(xué)的眼光來觀察這一自然現(xiàn)象，希望了解其規(guī)律以趨利避害。

接閃桿是早期的防雷裝置，其頂端高于被保護(hù)的建筑物，引導(dǎo)其周圍一定范圍的雷云向其放電，使得接閃桿較周圍的其他物體更易接受雷電閃擊，從而使建筑物得到保護(hù)。

接閃帶(網(wǎng))是由接閃桿演化而來的，是在建筑物的屋脊和屋頂四周敷設(shè)的金屬導(dǎo)體，用于保護(hù)建筑物，其優(yōu)點(diǎn)是敷設(shè)簡(jiǎn)便、造價(jià)低。而且它在接閃后由相互連通的導(dǎo)體分流，再由多根引下線泄散雷電流，采用多根引下線的結(jié)果是使室內(nèi)、室外設(shè)備上產(chǎn)生的過電壓降至最低。

法拉第籠型防雷方式則是利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)格構(gòu)成，可同時(shí)解決建筑物屏蔽和等電位等問題，極大地提高了建筑物防雷的可靠性。

電力高壓線通過架設(shè)架空地線獲得直擊雷保護(hù)后，與高壓線連接的發(fā)、配電設(shè)備仍然會(huì)被過電壓損壞，這都是由于雷電感應(yīng)作用所致，為抑制導(dǎo)線中直擊或感應(yīng)的電涌，人們發(fā)明了線路避雷器。1

防雷設(shè)施原理早期的線路避雷器是開放的空氣間隙。人們將一根導(dǎo)線的一端連在輸電線上，另一根導(dǎo)線的一端接地，兩根導(dǎo)線的另一端相隔一定距離構(gòu)成空氣間隙的兩個(gè)電極，調(diào)節(jié)間隙距離可確定其擊穿電壓，擊穿電壓的設(shè)定應(yīng)略高于輸電線的工作電壓，這樣當(dāng)電路正常工作時(shí)，空氣間隙相當(dāng)于開路，不會(huì)影響線路的正常工作。當(dāng)雷電過電壓侵入時(shí)，空氣間隙被擊穿，過電壓被移位到很低的水平，過電流也通過空氣間隙泄放入地，實(shí)現(xiàn)了電涌保護(hù)器對(duì)線路的保護(hù)。半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展為我們提供了防雷所需的新材料，比如穩(wěn)壓管等，其伏-安特性是符合半導(dǎo)體線路防雷的要求，只是其通過雷電流的能力弱，使得普通的穩(wěn)壓管不能直接用作電涌保護(hù)器。早期的半導(dǎo)體電涌保護(hù)器是以碳化硅材料做成的閥式避雷器，它具有與穩(wěn)壓管相似的伏-安特性，但通過雷電流的能力很強(qiáng)。不過很快人們又發(fā)現(xiàn)了金屬氧化鋅材料，其伏-安特性更好，并具有響應(yīng)時(shí)間快、通流容量大等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，目前普遍采用金屬氧化鋅等作為電涌保護(hù)器的非線性元件。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，又產(chǎn)生了許多用于通信線路的電涌保護(hù)器，由于受通信線路傳輸參數(shù)的約束，這一類電涌保護(hù)器要考慮分布電容和電感等影響傳輸參數(shù)的指標(biāo)，但其防雷原理基本一致。1