直击雷的防护措施

直击雷的防护措施

雷云对大地的电压低则几兆伏，高则数10MV甚至更高，雷云对大地一次闪击放电的峰值电流平均约为30多KA，它的瞬时功率为109—1012W以上，由于瞬时功率很大，所以它的破坏力是相当大的。大部分电子计算机机房都拥有微波天线，而微波天线一般是安置在机房所在建筑物的屋顶或制高点。在便于收发微波信号的同时，也带来易受直接雷的危害。所以对于机房微波天线必须慎重做好直击雷的防范措施。到现在为止，防直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷网、避雷线作为接闪器，把雷电流接收下来，然后通过良好的接地装置迅速而安全地把它送回大地。所有的避雷装置都只是把雷击的几率和强度大大地降低，百分之百可靠的避雷装置即使做出来，造价也是十分昂贵的。常用的接闪装置，如避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等，它们都是用金属做成，安装在建筑物的最高点，如屋脊或屋角等最易受雷击的地方，避雷网是用金属线造成的网，架在建筑物顶部空间，然后用截面积足够大的金属物让它与大地连接。当高空出现雷云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷云相反的电荷，然而接闪设备(避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等)都处于地面上建筑物的最高处与雷云的距离最近，而且与大地有良好的电气连接，所以它与大地有相同的电位，以致接闪设备附近空间电场强度相对比较大，比较容易吸引雷电先驱，使主放电集中到它上面，因而在它附近尤其是比它低的物体受雷击的几率就大大减少。而接闪器被雷击的几率却大大

提高，所以就接闪器本身而言，它不但不能避免雷击，相反是招来更多的雷击，它以自身多受雷击而使周围免受雷击。由于接闪器都与大地有良好的电气连接，使大地积存的电荷能量迅速与雷云的电荷中和。这样由雷击而造成的过电压的时间大大地缩短，雷击危害性就大大减少。雷击的时候，雷云通过接闪器向大地放电的过程，可以近似用RC 放电过程来模拟。因为大地与雷云之间相当于一个充了电的电容器，如图2—1所示。图中雷云与大地之间的电容用电容器C表示，雷云内部和雷电流通道的电阻用R1表示，接闪器和它与大地之间接地电阻（包括连接线的电阻和接地体的散流电阻，）R2表示。

图2—1雷击时的电气原理由等效电路图可知，雷击时电流i与R及接闪器上的高电压相互关系适合RC放电方程：iR–UC=0（其中：R=R1+R2）式中：R1为雷云内部和雷电流通道的电阻；R2为接闪器和它与大地之间的连接电阻。又因：I=-C·dUC/dt。所以：RC·dUC/dt+UC=0解此微分方程得：UC=Ae-t/RC(a)由式（a）可知，当t=0时，A=UC为最大值，所以A就是刚刚发生闪击那一瞬间接闪器对大地的电压，也就是雷云对大地的电压。并且R越小，UC衰减得越快，表示雷击时散流得越快。雷电流源的电阻包括主放电通道的电阻，大约几kΩ。如果我们把带电的雷云当作电源，接闪器到大地看作是负载。那么，放电时，就相当于一个有几kΩ内阻的电源，与一个仅有几Ω接地电阻和少许引线的阻抗的负载连接(如图2—1)这电源一般为几MV到几10MV，甚至更高。雷击时接闪器对大地的电压就是雷云的电压，在雷云内阻(包括通道电

阻)与接地电阻(包括引线电阻)的分压，接地电阻越小，其分压值越小，相对来讲就越安全。所以，理论上要求避雷装置接地电阻越小越好，但是如果要求做到接地电阻很小，势必造价很高。工程上往往只要求做到足够安全范围即可。以上说明避雷装置必须有足够可靠和足够小接地电阻的接地装置，否则它不但起不到避雷的作用，反而增加雷击的危险。需要指出的是，大气变化是大规模的，雷云的发生也是大规模的，而且雷云的移动受很多可变因素支配，很多条件是随机的，因此认为有了避雷装置就万无一失的想法是错误的，避雷装置只能大大减少被雷击的可以有性。