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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,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,會出現(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)。避雷針又與這些帶電云層形成了一個電容器,由于它較尖,即這個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。高聳的建筑物和高架避雷針附近地面出現(xiàn)散擊區(qū),遠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)、地面的保護區(qū)、地面的散擊區(qū)和正常區(qū)
合理選用避雷針保護范圍的計算方法。所以按照國家和國際標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計的防雷裝置,其防雷安全度也并不是100%。常用避雷針(這里僅指單針)保護范圍的計算方法主要有折線法和滾球法。“折線法”的主要特點是設(shè)計直觀,計算簡便,可節(jié)省投資,但不適用于高度大于20m的建筑物;“滾球法”的主要特點是可以計算避雷針或避雷帶與網(wǎng)格組合時的保護范圍,但計算相對復(fù)雜,按此方法計算出的投資成本較大。在這二種計算方法中,“折線法”是比較成熟的方法,在電力系統(tǒng)又稱“規(guī)程法”,即單支避雷針的保護范圍是一個以避雷針為軸的折線圓錐體。
單支避雷針的保護范圍在DL/T620-997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定;“滾球法”是國際電工委會(IEC)推薦的接閃器保護范圍計算方法之一。我國建筑防雷規(guī)范GB50057-1994Z中也把“滾球法”強制作為計算避雷針保護范圍的方法。為了證明這一點,他在1752年7月的一個雷雨天,冒著被雷擊的危險,將一個系著長長金屬導(dǎo)線的風(fēng)箏放飛進雷雨云中,在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。滾球法是以hR為半徑的一個球體沿需要防止擊雷的部位滾動,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),而不觸及需要保護的部位時,則該部分就得到接閃器的保護。近幾年來,中規(guī)定的“滾球法”也開始得到行業(yè)的認同,但在實際運用中“滾球法”也碰到一些問題,特別是在計算天面避雷針保護范圍的時候??偟膩碚f這二種算法各有特點,一般高層建筑更多的使用“滾球法”。
避雷針由接閃器、接地引下線和接地體 3部分組成。他的肖像被人們珍藏在枕頭下面,而仿照避雷針式樣的尖頂帽成了1778年巴黎較摩登的帽子。接閃器通常采用直徑為 15~20mm、長度為1~2m的圓鋼或鋼管,固定于支柱上端經(jīng)接地引下線與接地體連接。當(dāng)雷云對地放電通道發(fā)展到臨近地面時,由于避雷針突出地面并有良好接地,在針尖附近的電場強度提高,聚積相反極性的電荷,引導(dǎo)放電。進而防止建筑物或儀器蓄積過多電荷而遭受雷擊。一般來講,雷電并不會直接擊中避雷針,而避雷針本身如果被閃中也有著融化及炸的危險。