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避雷針的上部有一段可能自身遭受側(cè)向雷擊的空間,稱為對針桿側(cè)擊區(qū);高架避雷針的引雷能力強(qiáng),當(dāng)側(cè)方襲來的下行雷電先導(dǎo)被避雷針引近而未能在針端接閃時(shí),會(huì)出現(xiàn)閃中
避雷針附近地面的情況,使得高架避雷針附近的地面落雷密度較該處平均落雷密度大,該地面稱為散擊區(qū)。高聳的建筑物和高架避雷針附近地面出現(xiàn)散擊區(qū),遠(yuǎn)離避雷針的地方雷擊率不受避雷針的影響,稱為正常區(qū)。高聳的建筑物和高架避雷針附近地面出現(xiàn)散擊區(qū),遠(yuǎn)離避雷針的地方雷擊率不受避雷針的影響,稱為正常區(qū)。避雷針周圍空間側(cè)擊區(qū)、地面的保護(hù)區(qū)、地面的散擊區(qū)和正常區(qū)
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單支避雷針的保護(hù)范圍在DL/T620-997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定;“滾球法”是國際電工委會(huì)(IEC)推薦的接閃器保護(hù)范圍計(jì)算方法之一。我國建筑防雷規(guī)范GB50057-1994Z中也把“滾球法”強(qiáng)制作為計(jì)算避雷針保護(hù)范圍的方法。滾球法是以hR為半徑的一個(gè)球體沿需要防止擊雷的部位滾動(dòng),當(dāng)球體只觸及接閃器(包括被用作接閃器的金屬物)或只觸及接閃器和地面(包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物),而不觸及需要保護(hù)的部位時(shí),則該部分就得到接閃器的保護(hù)。在被保護(hù)物頂端安裝一根接閃器,用符合規(guī)格導(dǎo)線與埋在地下的泄流地網(wǎng)連接起來。近幾年來,國標(biāo)中規(guī)定的“滾球法”也開始得到行業(yè)的認(rèn)同,但在實(shí)際運(yùn)用中“滾球法”也碰到一些問題,特別是在計(jì)算天面避雷針保護(hù)范圍的時(shí)候??偟膩碚f這二種算法各有特點(diǎn),一般高層建筑更多的使用“滾球法”。
用了提前放電避雷針就能萬無一失嗎?事實(shí)上沒有避雷設(shè)備是萬無一失的,在保護(hù)范圍內(nèi)并不是沒有雷擊,只是雷擊能量較小。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā),要達(dá)到萬無一失也將十分浪費(fèi),因此《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》及其它設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均已“減少”雷擊為要求。據(jù)說英國當(dāng)時(shí)的國王喬治二世出于反對美國革命的盛怒,曾下令把英國全部后家建筑物上的避雷針的尖頭統(tǒng)統(tǒng)換成圓頭,以示與作為美國象征的尖頭避雷針勢不兩立,這真是避雷針應(yīng)用上一件有趣的事情。所以按照國家和國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的防雷裝置,其防雷安全度也并不是100%。除了直擊雷,高層建筑還可能受到側(cè)擊雷和感應(yīng)雷的影響。
在雷雨天氣,高樓上空出現(xiàn)帶電云層時(shí),避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷,由于避雷針針頭是尖的,所以靜電感應(yīng)時(shí),導(dǎo)體總是聚集了較多的電荷。這樣,避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針其實(shí)是引雷針,所以防雷工程需要經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)計(jì)算,稍有不慎可能反而“引雷入室”。避雷針又與這些帶電云層形成了一個(gè)電容器,由于它較尖,即這個(gè)電容器的兩極板正對面積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷,所以,當(dāng)云層上電荷較多時(shí),避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導(dǎo)體。這樣,帶電云層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的,避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地,使其不對高層建筑構(gòu)成危險(xiǎn),保證了它的安全。