高云鹏，章 程，李鹏飞

（无锡市防雷中心，江苏 无锡 214101）

1 引言

避雷针是一种简单的防直击雷装置，冠以“避雷”二字，是指能使被保护物体避免雷击。由于避雷针较高，而且具有良好的接地，因而避雷针上容易因静电感应而积聚与雷电先导极性相反的电荷，使雷电先导通道与避雷针间的电场强度显著增强，进而将先导放电的路径引向避雷针并继续发展，直到对避雷针发生主放电。因此，低于避雷针并分布在其附近的物体遭受雷击的概率很小。

独立避雷针是指不借助其他建筑物、构筑物，拥有独立的接闪器、引下线和接地装置的专门组装金属构筑物，如杆塔、铁塔等。利用独立避雷针可实现对直击雷的防护，但是日常生活中被保护物体明明安装了独立避雷针且处于其保护范围之内却仍然遭受雷击的现象屡见不鲜。从笔者日常检测中遇到的实际情况来看，造成“花钱找雷打”的主要原因就是大多数独立避雷针的安装都忽视了其引下线与被保护物之间的距离问题，从而导致独立避雷针引下线与被保护物之间发生放电，形成雷电反击。为了防止雷电反击现象的发生，被保护物与独立避雷针引下线之间应保持一定的安全距离，这个距离就是文章所讨论的“独立避雷针保护内边界”，它与“由滚球法确定的保护外边界”共同组成了“独立避雷针经过修正后的保护范围”。下面来讨论其保护范围的内边界。

图1 独立避雷针经过修正后的保护范围

2 独立避雷针的保护内边界

当闪电直接击中独立避雷针时，会在避雷针引下线和接地体上产生很高的电位。由于独立避雷针的接地装置相对独立，所以必须保证独立避雷针与被保护物之间的空气间隙Sa及避雷针接地装置与被保护物接地装置之间的地中距离Se同时满足一定的要求，见图1。

其中：H：独立避雷针针高，m；

Sa：独立避雷针引下线与被保护物之间的安全距离，m；

Ri：独立避雷针接地装置的冲击接地电阻，Ω。

独立避雷针在接闪瞬间，引下线上高度hx（0≤hx≤H）处的电位Ux应为电阻压降与电感压降之和。其计算公式如下：

根据雷电反击原理，被保护物与独立避雷针引下线之间的空气间隙Sa应满足下式：

式中：UR：雷电流流过独立避雷针接地装置时其上产生的电阻电压降（kV）；

UL：雷电流流过独立避雷针引下线时其上产生的电感电压降（kV）；

如“昆南”阴入声字“滑”的唱调（《牡丹亭·拾画》【颜子乐】“苍苔滑擦”，715），该单字唱调的过腔是。虽然这个过腔的音乐材料都相同，都来自于本唱调音阶的级音，但由此组成的乐汇或句型可分作三节。其中的是第一个乐汇型级音性过腔，是第二个乐汇型级音性过腔，是第三个乐汇型级音性过腔。这个过腔即由同一种音乐材料组成的“级音+级音+级音”多节型过腔。

I：雷电流幅值，kA；

L0：独立避雷针引下线的单位长度的等值电感，μH/m，取其等于1.5μH/m；

ER：电阻电压降的空气击穿强度，kV/m，一般取其等于500 kV/m；

EL：电感电压降的空气击穿强度（kV/m）。

根据IEC-TC81的有关文件，有：EL=600（kV／m），其中T1：雷电流波头时间（μs）。由于独立避雷针常用于第一类防雷建筑物的防直击雷设计，故取首次雷击的雷电流幅值I=200kA，波头时间T1=10μs；后续雷击的雷电流幅值I=50 kA，波头时间T1=0.25 μs。

从而首次雷击时，EL=660 kV／m=20 kA／μs；后续雷击时，EL=3 000 kV/m=200 kA/μs。

将以上数据代入式（2）有：

首次雷击时：sa≥0.4Ri+0.455hx（3）

后续雷击时：sa≥0.1Ri+0.1hx（4）

令式（3）与式（4）相等，有 hx=5.5 Ri。

从而：当 hx＜5.5 Ri时，式（3）的计算值大于式（4）的计算值，故取式（2.3）。

当 hx＞5.5 Ri时，式（4）的计算值大于式（3）的计算值，故取式（4）。

独立避雷针接地装置与被保护物接地装置之间的地中距离Se应满足下式：

式中：EP：土壤的击穿强度（kV/m），一般取其等于500kV/m。仍取首次雷击的雷电流幅值I=200 kA，代入上式，有：

从而，由式（3）、式（4）以及式（6）得出图 1中的“由防止雷电反击理论计算得出的保护内边界”曲线。

3 结束语

针对以上问题的讨论，为了防止在接闪瞬间独立避雷针引下线上形成的高电位对被保护物体造成反击，就必须做到合理使用、正确安装独立避雷针。

首先，要清楚独立避雷针对直击雷防护的实质，即利用其自身的“引雷”效应，来实现对附近物体的保护。所以在使用独立避雷针之前，要充分论证其安装的必要性，有必要的时候安装，没有必要时则不要安装，避免“花钱找雷打”。

其次，在独立避雷针安装过程中，要尤其注意其保护范围的确定。其保护范围除了由传统滚球法确定的保护外边界之外，同样还应包括由防止雷电反击理论计算而得出的保护内边界。除了保证独立避雷针地上部分的引下线与被保护物保持一定的安全距离之外，还应保证其地下部分的接地装置与被保护物的接地装置保持一定的安全距离，使整个被保护物完全处在独立避雷针经过修正后的保护范围之内。

[1]郑江，林苗.关于将避雷针更名为引雷针的建议[J].建筑电气，2007，（2）：64.

[2]应洪正，陈正明.避雷针设置不当造成的雷击事故例[J].建筑电气，2005，（2）：32-35.

[3]林维勇.GB 50057-94（2000版），建筑物防雷设计规范[S].北京：中国标准出版社，2001：82.

[4]曹和生，吴少丰，匡本贺.GB/T 21431-2008，建筑物防雷装置检测技术规范[S].北京：中国标准出版社，2008：54.