刘志航 长沙市雅礼中学

避雷针在防雷技术上的应用原理

刘志航 长沙市雅礼中学

现代化的防雷技术属于系统化的工程，可以综合借助等电位、分流、接地、接地技术构建出完善的防护体系。为了保障建筑物与相关内部设施免受雷电的影响，需要合理应用避雷针、避雷带、避雷线与避雷网。本文针对避雷针在防雷技术上的应用原理以及具体的措施进行分析。

避雷针 防雷技术 应用原理 应用

雷电是自然界中常见的放电现象，通常伴有闪电和雷鸣，雷电在释放过程中，会因为金属的引导改变方向，避雷针就是利用金属导体尖端放电的原理，进行雷电的引导的。避雷针是最初的防雷技术，防雷技术是建立在避雷针的原理上进行发展的。

1 避雷针的防雷原理

避雷针系统是防雷技术中结构简单的装置，接闪器的高度要高于被保护物体，通过针状的接闪器将雷电的电能导向自身，然后通过引下线将强大的电流导入大地中，避免建筑物等直接遭受雷击。雷云对地放电的过程，是尖端放电的过程，通过接闪器的尖端产生静电感应，避雷针上出现与雷云中极行相反的电荷，在接闪器的顶端电场发生变化，成为高电场区域。雷电释放过程是阶段性的，先导部分受到接闪器顶端电场的吸引，直接轰击在接闪器上，保护建筑物的安全，避雷针的功能是引雷，通过自身受到雷击，保护下面的物体。

避雷针常见的类型有三种：富兰克林避雷针也就是传统的避雷针；优化避雷针，优化避雷针是对传统避雷针改进，对雷电流的陡度有一定的抑制作用；提前放电避雷针，提前放电避雷针在雷电场强到一定程度时自动放电增加保护半径。

2 避雷针在防雷技术中的应用

2.1 避雷针在通讯发射塔的应用

在通讯发射塔上避雷针的应用相当重要。一般的铁塔和天线位置是站台地面建筑的最高点，通讯发射塔本身既可以成为防雷的避雷塔，也能成为引雷器。国家颁布的《建筑物防雷设计规范》中，对天线塔避雷针的设置有着明确的规定。铁塔接地网形状和密度要根据地形和防雷的等级及天线塔的种类进行设计，重要通讯发射塔的接地电阻要小于5欧姆，一般的台站要小于10欧姆。在条件较好的通讯发射塔中，可以安装AR限流避雷针，能够有效解决由于雷击产生的二次损伤。

2.2 避雷针在高层建筑中的应用

由于高层建筑的高度较高，要对雷电中的直击雷进行防范。屋顶设置避雷针、避雷带、避雷网，在建筑物屋面规整没有设备时，使用避雷带网，在建筑物屋顶屋脊屋檐等设置避雷带网。当建筑呈塔状时可以设置单独的避雷针进行保护，利用滚球法，计算出避雷针长度，得出避雷针长度后，按照规定要求安装避雷针。一般高层建筑的防雷技术是采用避雷针和避雷网组合的方式，因为单独的防雷技术不能满足保护建筑物的要求，建筑的屋顶，多设有各种设备，如冷却塔和天线等，在设置避雷针时，需要考虑到上述问题，保证高层建筑的安全。

侧击雷是威胁高层建筑的一个方面。侧击雷的电流相比直击雷较小，建筑物因为侧击雷损坏的现象较少，所以不需要设置专门的侧击雷接闪器，利用建筑本身的钢结构就能够将侧击雷问题解决。在高层建筑设计过程中，要对侧击雷的问题及时解决，钢筋和钢筋之间的连接，采用焊接或者其他的方法，保证建筑钢结构的完整，形成法拉第笼式避雷网，减少建筑物损坏。

2.3 避雷针在电气机房的应用

在机房的顶部设置避雷针，以接闪器和引下线及接地装置作为防雷技术中的一部分。避雷针在安装过程中要注意，避雷针不能接触机房，避免再次感应生电使机房受到损伤，通过避雷针对雷电进行吸引，承受大部分的雷电流，在机房的北部也要安装相应的设备，防止雷电对机房内的设施造成损伤。在机房内部采用电位连结、屏蔽、防闪等技术，阻塞雷电波沿金属导线和空间磁场的破坏途径。通过电涌保护器，将雷击产生的过电压和电流通过SPD导入大地。

避雷针也有着一定的局限性，现有的避雷针虽然能够将建筑结构的电荷导入大地，但是由于雷电的强大电流会产生脉冲磁场，磁场能够在电子线路中产生较大的电压，使电子设备损坏。在电子设备日益增多的今天，避雷针的局限性也突出出来，在避雷针的设计上要进行改进，通过屏蔽接地、等电位连接和安装避雷器等措施减少避雷针产生雷电感应对电子设备的损伤。

3 结束语

通过对避雷针原理、结构的分析结果显示，合理设计避雷针对保障安全有重要意义。在应用避雷针的过程中，一要做好避雷针的安装，保证避雷针的结构完整，能够将大部分的雷电导入地下；二要结合建筑内部的情况，设置避雷装置，有效减少雷电对建筑二次损害；三要有内外结合的避雷措施，能够有效地保护建筑物和建筑物内部的仪器设备安全。

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