雷云對大地的電壓低則幾百萬V,高則數千萬V甚至更高。
雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均30多kA,
它的瞬時功率為10^9 ~10^12W以上,
由于瞬時功率很大,所以它的破壞力是相當大的。
直至現在
我們防雷大多數都是采用
避雷針、避雷線、避雷網、避雷帶等作為接閃器
圖:避雷裝置示意圖
把雷電接收下來,然后通過接地裝置把它送回大地
01.
我們必須要承認的一個事實
就是所有的避雷裝置都只是把雷擊的幾率和強度降低,百分百可靠的防雷裝置就算做出來,那也是造價昂貴的。
圖:建筑最高頂
我們常用的避雷針、避雷線、避雷網、避雷帶等,其組成都是金屬,一般安裝在建筑物最高點,比如屋脊或屋角等容易受雷擊的地方。
02.
直擊雷的產生及避雷器的作用:
當高空出現雷云時,大地由于靜電感應作用,必然帶上與雷云相反的電荷
圖:雷云和地面產生雷電示意圖
然而接閃器處于建筑物最高點,因此與雷云的距離最近,比較容易吸引雷電
所以建筑物其他地方,受雷擊的幾率就會大大減少
圖片來源網絡
就接閃器而言,其不但不能避免雷擊,反而大大吸引雷電,所以安裝避雷裝置的作用就是讓其多受雷擊而使周圍免受雷擊。
03.
接閃器與地面因為有了良好的電氣連接,使地面的電荷能量迅速與雷云的電荷中和。
這樣由雷擊造成的過電壓的時間就會大大縮短,使雷擊危害降低。
圖:雷擊時的等效電路圖
當雷電通過接閃器向地面放電時,這個過程近似RC放電方程,解方程得:
從方程中可以看出
t=0時A=Uc為最大值
所以A就是閃擊時瞬間接閃器對大地的電壓
R越小Uc衰減越快
所以雷擊時散流越快
可以得出一個結論
理論上避雷裝置接地電阻越小越好,但實際考慮到造價問題。因此,只要做到足夠安全的范圍即可。
04.
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天氣的變化是復雜多變的,雷云的移動有很多可變的因素,因此并不是說安裝了防雷裝置就一定安全了,防雷裝置只能做到讓建筑物減少雷擊。