避雷针的保护范围

众所周知，雷是一种常见的自然现象。雷电击中物体会产生强烈的破坏作用。防雷是人类同自然斗争的一个重要课题。安装避雷针是人们行之有效的防雷措施之一。

避雷针由接受器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。避雷针的接受器是指避雷针顶端部分的金属针头。接受器的位置都高于被保护的物体。接地引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接受器和接地体的。接地引下线的截面积不但应根据雷电流通过时的发热情况计算，使其不会因过热而熔化，而且还要有足够的机械强度。接地体是整个避雷针的最底下部分。它的作用不仅是安全地把雷电流由此导入地中，而且还要进一步使雷电流在流入大地时均匀地分散开去。

避雷针的工作原理就其本质而言，避雷针不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击。同时把雷电流泄入大地，起着保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击的作用。

避雷针保护其附近比它矮的建筑物或设备免受雷击是有一定范围的。这范围像一顶以避雷针为中心的圆锥形的帐篷，罩在帐篷里面空间的物体，可以免遭雷击，这就是避雷针的保护范围。

单支避雷针的保护范围如图1所示，它的具体计算通常采取下列方法（这种方法是从实验室用冲击电压发生器作模拟试验获得的）。

避雷针在地面上的保护半径为

r=1.5h。

式中r――保护半径（米）；h――避雷针高度（米）。在被保护物高度hx水平面上的保护半径为

rx=（h-hx）p=hap；

rx=（1.5h-2hx）p。

式中rx―避雷针在hx水平面上的保护半径（米）；

hx―被保护物的高度（米）；

ha―避雷针的有效高度（米）；

p――高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）。

h≤30米时，p=1。

图1中顶角α称为避雷针的保护角．对于平原地区α取45°；对于山区，保护角缩小，α取37°。

我们通过一个具体例子来计算单支避雷针的保护范围。一座烟囱高hx=29m，避雷针尖端高出烟囱1m。那么避雷针高度=30m,

避雷针在地面上的保护半径

r=1.5h=1.5×30=45（m），

避雷针对烟囱顶部水平面的保护半径

rx=（h-hx）p=（30-29）×1=1（m）。

随着所要求保护的范围增大。单支避雷针的高度要升高，但如果所要求保护的范围比较狭长（如长方形），就不宜用太高的单支避雷针，这时可以采用两支较矮的避雷针。两支等高避雷针的保护范围如图2所示。

每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点O作一圆弧来确定。这个最低点O离地面的高度为

式中h0――两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m）；

h――避雷针的高度（m）；

D――两避雷针之间的距离（m）；

p――高度影响系数。

两避雷针之间高度为hx水平面上保护范围的一侧的最小宽度

bx=1.5（h0―hx）．

当两避雷针间距离D=7hp时，h0=0，这意味着此时两避雷针之间不再构成联合保护范围。

当单支或双支避雷针不足以保护全部设备或建筑物时，可装三支或更多支形成更大范围的联合保护，其保护范围在此不再赘述。

需要注意的是，雷电时期内，在避雷针接地装置附近，由于跨步电压甚高，人员接近时有触电的危险，一般在避雷针接地装置附近约10米的范围内是比较危险的。

(四川涪陵水利电力学校胡云648000)